Estudo Multiescala da Dinâmica de Partículas Coesivas e Não Esféricas em Sistemas Multifásicos: Uma Abordagem Integrada de CFD-DEM, Balanço Populacional e Validação Experimental

Descrição

Partículas coesivas e de difícil fluidização representam um desafio significativo em diversas indústrias, como química, farmacêutica e de energia, devido à sua tendência a formar aglomerados, segregar e apresentar escoamento irregular. A compreensão aprofundada de sua dinâmica é crucial para o projeto e otimização de equipamentos como leitos fluidizados e tambores rotatórios. Este macroprojeto propõe uma investigação abrangente e multiescala da fluidodinâmica de partículas complexas, integrando abordagens computacionais avançadas e validação experimental. Serão empregadas simulações de Fluidodinâmica Computacional acoplada ao Método dos Elementos Discretos (CFD-DEM) para analisar as interações fundamentais de coesão (modelo JKR) e a influência da morfologia (partículas superquadricas). O Modelo de Balanço Populacional (PBM) será acoplado ao CFD-DEM para descrever a evolução da distribuição de tamanho de partículas devido a fenômenos de aglomeração e quebra. Adicionalmente, serão exploradas estratégias de mitigação, como o uso de material inerte em misturas binárias, e realizada validação experimental em leitos vibro-fluidizados. Os resultados esperados incluem a otimização de modelos preditivos, o desenvolvimento de estratégias de controle e a geração de conhecimento fundamental para o avanço da ciência e engenharia de partículas, com impacto direto na eficiência e sustentabilidade de processos industriais.