VORTEX - Grupo de Mecânica dos Fluidos de Escoamentos Complexos


Microhidrodinâmica e Reologia de Emulsões (2007)

Autor: Taygoara Felamingo de Oliveira

Orientador: Francisco Ricardo Cunha

Resumo
Este trabalho trata do escoamento na escala das gotas (Microhidrodinâmica) e da Reologia de emulsões diluídas. O problema é abordado utilizando técnicas analíticas e numéricas. A Microhidrodinâmica é resolvida de forma a se determinar o campo de velocidade e de tensão sobre a superfície das gotas de uma emulsão. Um processo de média é realizado em um volume representativo da emulsão tal que esta possa ser estudada como um fluido homogêneo equivalente. Métodos assintóticos baseados em aproximações de pequenas deformações das gotas são empregados para produzir teorias de primeira e segunda ordem, cujo parâmetro é a razão de viscosidade. Uma extensão da teoria para emulsões diluídas polidispersas é desenvolvida. Em regimes de deformações arbitrárias utiliza-se o Método Integral de Contorno para determinar a forma da gota e os campos de velocidade e tensão sobre a mesma. O método é descrito em detalhes, tanto do ponto de vista teórico como de sua implementação numérica. A validação da metodologia numérica é feita utilizando resultados teóricos e experimentais, disponíveis na literatura. A reologia da emulsão é estudada em escoamentos de cisalhamento simples, oscilatório, pura extensão e cisalhamento quadrático (escoamento de Poiseuille). Os resultados numéricos para cisalhamento simples são utilizados para determinar constantes materiais da teoria assintótica de segunda ordem. Limites não lineares de escoamento em regimes de alta amplitude de taxa de cisalhamento (escoamento oscilatório) e razões de viscosidade moderadas (cisalhamento simples, oscilatório e quadrático) são estudados.

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