[pt] RECOMEÇO DE ESCOAMENTO EM DUTO DE MATERIAIS TIXOTRÓPICOS - LUCA BIANCO (2024)
[pt] Compreender a resposta mecânica de materiais dependentes do tempo / histórico de deformação é essencial para várias aplicações industriais, especialmente no transporte por dutos. Esses materiais exibem um comportamento reológico complexo, que influencia enormemente suas características de escoamento. Apesar de décadas de pesquisa, os modelos existentes muitas vezes são incapazes de prever com precisão respostas complexas além do escoamento simples de cisalhamento. Consequentemente, há uma necessidade urgente de investigação para refinar a compreensão e a capacidade preditiva nesse campo, a fim de garantir operações eficientes e seguras de processos industriais envolvendo o escoamento desses materiais. Este trabalho tem como objetivo investigar o recomeço de escoamento de fluidos tixotrópicos por meio de métodos numéricos e experimentais. Especificamente, este estudo envolve a modelagem de uma suspensão de Laponite tixotrópica 1,25 por cento wt usando uma equação constitutiva que representa fielmente o comportamento real do material durante processos que induzem quebra ou reconstrução microestrutural. As simulações numéricas foram utilizadas para analizar processos de reinício de escoamento em dutos usando a suspensão modelada neste trabalho, comparando-a com uma suspensão presente na literatura modelada com o mesmo modelo, objetivando compreender o papel da tixotropia no reinício do escoamento. Além disso, foi realizada uma tentativa de validar a equação constitutiva obtida. A análise numérica indicou que ambos os fluidos exibiram comportamento qualitativo semelhante para a evolução temporal da fluidez; enquanto uma alta tixotropia causou uma transição gradual do repouso para o escoamento, baixa tixotropia resultou em transições súbitas. Altos gradientes de pressão impostos foram associados a menores tempos de reinício e regiões cisalhadas maiores ao longo do domínio espacial para ambos os fluidos. Adicionalmente, para ambos os fluidos, o regime permanente do escoamento foi unicamente definido pelo gradiente de pressão imposto. Apesar das limitações do aparato experimental e das notáveis diferenças entre as previsões numéricas e os resultados experimentais para a suspensão de Laponita formulada neste trabalho, o modelo matemático empregado mostrou-se uma ferramenta útil para estudar o reinício de escoamento de fluidos tixotrópicos.