VORTEX - Grupo de Mecânica dos Fluidos de Escoamentos Complexos


Modelagem microestrutural de líquidos elásticos em escoamentos (2006)

Autor: Farith Mustafa Salas

Orientador: Francisco Ricardo Cunha

Resumo
No presente trabalho √© realizado um estudo sobre caracteriza√ß√£o das propriedades reol√≥gicas de l√≠q√ľidos el√°sticos submetidos a escoamentos complexos. O fluido considerado √© uma solu√ß√£o polim√©rica de alto peso molecular em regime dilu√≠do. A caracteriza√ß√£o √© feita considerando-se a microestrutura do fluido. As macromol√©culas do pol√≠mero s√£o modeladas a partir de um sistema massa-mola ou Dumbbell. Do balan√ßo entre for√ßas viscosas e for√ßas Brownianas √© obtida uma equa√ß√£o diferencial que descreve a configura√ß√£o temporal das macromol√©culas em termos do tensor conforma√ß√£o B. A contribui√ß√£o el√°stica do tensor de tens√Ķes √© obtida a partir do conhecimento pr√©vio de B. O modelo Dumbbell √© modificado por meio de duas corre√ß√Ķes, dando lugar ao modelo n√£o linear FENE-Dumbbell. Numa an√°lise dimensional s√£o identificados 3 par√Ęmetros f√≠sicos relevantes, De, L e f. S√£o obtidas medidas experimentais da viscosidade de cisalhamento de uma solu√ß√£o polim√©rica. Experimentos conduzidos no sentido de medir a varia√ß√£o dessa grandeza em rela√ß√£o a taxa decisalhamento(‚ÄúShearThinning‚ÄĚ), assim como tamb√©m,em rela√ß√£o a concentra√ß√£o volum√©trica f dos aditivos. Solu√ß√Ķes assint√≥ticas para dois regimes e solu√ß√Ķes num√©ricas para casos n√£o lineares s√£o obtidas para quatro tipos de escoamentos. Escoamentos cisalhantes simples per- manentes, cisalhantes oscilat√≥rios, extensional permanente e extensional oscilat√≥rio s√£o impostos para examinar as respostas tanto no dom√≠nio do tempo, como no dom√≠nio da frequ√™ncia. No caso de escoamentos cisalhantes, as propriedades reol√≥gicas s√£o descritas em termos de diagramas de fase e espectros de pot√™ncia, para as propriedades reol√≥gicas como a primeira diferen√ßa de tens√Ķes normais N e os m√≥dulos viscoel√°sticos. Para escoamentos puramente extensionais √© definida a viscosidade extensional e dois m√≥dulos viscoel√°sticos extensionais s√£o explorados. Estas propriedades s√£o examinadas em um regime el√°stico, onde pequenas deforma√ß√Ķes s√£o consideradas, e a resposta do fluido mostra uma depend√™ncia apenas com De, e um regime anisotr√≥pico (De ~ 1), em que grandes deforma√ß√Ķes da macromol√©cula s√£o constatadas, no qual a anisotropia (L) governa a resposta do fluido.

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