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https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/29316
ORCID: | http://orcid.org/0000-0002-4393-9494 |
Tipo de documento: | Tese |
Tipo de acceso: | Acesso Aberto |
Título: | Planejamento de experimento computacional e aprendizagem estatı́stica aplicados em simulação euleriana refinada da colisão gota-partı́cula |
Título (s) alternativo (s): | Design of computer experiment and statistical learning applied on detailed eulerian simulation of droplet-particle collision |
Autor: | Ferreira, Vitor Maciel Vilela |
Primer orientador: | Souza, Francisco José de |
Primer miembro de la banca: | Vedovoto, João Marcelo |
Segundo miembro de la banca: | Morales, Rigoberto Eleazar Melgarejo |
Tercer miembro de la banca: | Ataide, Carlos Henrique |
Cuarto miembro de la banca: | Noriler, Dirceu |
Resumen: | A colisão entre gota e partı́cula tem atraı́do um crescente interesse da comunidade cientı́fica devido à alta demanda pelo controle e otimização dos processos industriais, como exemplo o craqueamento catalı́tico em leito fluidizado e a limpeza de gases por aspersão de gotas. A presente tese aborda esse tema em duas etapas, utilizando o código Basilisk para simulação numérica. A primeira etapa simula o impacto entre gota e partı́cula esférica em ambiente inicialmente quiescente. Essa etapa visa, com o auxı́lio do planejamento de experimento computacional e de algoritmos de machine learning, caracterizar a lamela formada após a colisão, analisar o escoamento interfacial por uma perspectiva energética e construir um modelo preditivo em função dos parâmetros adimensionais do escoamento. O estudo estatı́stico, em conformidade com a análise energética, demonstrou que os números de Reynolds e Weber apresentam um efeito negativo e positivo sobre a área da lamela formada, respectivamente. A segunda etapa da tese prospecta a combinação da mecânica dos fluidos computacional e o método deep learning denominado multilayer perceptron. Através de milhares de simulações bidimensionais da colisão entre gota e aglomerado de partı́culas, objetiva-se construir um banco de dados extenso para análise do efeito do arranjo das partı́culas sobre área superficial do lı́quido e a área molhada das partı́culas. |
Abstract: | The droplet-particle collision is a common phenomenon in nature and industry, covering processes from the fluid catalytic cracking to the cleaning of dusty gases. Recently, it has brought more attention from the scientific community because of the growing demand for process control and optimization. In this way, this doctoral dissertation covers in two steps the research on droplet-particle collision; both use the Basilisk code for numerical simulation. The first step simulates the impact of a droplet onto a spherical particle in an initially quiescent environment. With the assistance of the design of computer experiment and machine learning, this step aiming at characterizing the lamella formed due to the collision, analyzing the interfacial flow by a mechanical energy viewpoint, and building a predictive statistical model as a function of the flow dimensionless parameters. In agreement with our mechanical energy analysis of interfacial flows for the analyzed parameters range, the Reynolds and Weber numbers show a negative and a positive effect on the lamella area, respectively. The second step of this work prospects the bidimensional simulation of the droplet collision against a cluster of particles. It objects to build a broad database as a basis for the phenomenon analyses, notably the particles arrangement effect over the liquid surface area and particles wet area, using deep learning models. |
Palabras clave: | Colisão gota-partı́cula Aglomerado de partı́culas Planejamento de experimento computacional Aprendizagem estatı́stica Droplet-particle collision Cluster of particles Design of Computer Experiment Statistical learning Basilisk |
Área (s) del CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Editora: | Universidade Federal de Uberlândia |
Programa: | Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica |
Cita: | FERREIRA, Vitor Maciel Vilela. Planejamento de experimento computacional e aprendizagem estatı́stica aplicados em simulação euleriana refinada da colisão gota-partı́cula. 2020. 115 f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2020. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2020.106 |
Identificador del documento: | http://doi.org/10.14393/ufu.te.2020.106 |
URI: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/29316 |
Fecha de defensa: | 21-feb-2020 |
Aparece en las colecciones: | TESE - Engenharia Mecânica |
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