Bolsas de PD em Escoamentos de Materiais Granulares

Post-doctoral Fellowships in Dense Granular Flows

Nº: 2982

Área de conhecimento: Engenharia

Field of knowledge: Engineering

Nº do processo FAPESP: 2018/14981-7

FAPESP process: 2018/14981-7

Título do projeto: Modelagem de escoamentos granulares densos: experimentos, simulações numéricas e análises de estabilidade

Project title: Modeling of dense granular flows: experiments, numerical simulations and stability analyses

Área de atuação: Escoamentos de Materiais Granulares

Working area: Dense Granular Flows

Quantidade de vagas: 2

Number of places: 2

Pesquisador principal: Erick de Moraes Franklin

Principal investigator: Erick de Moraes Franklin

Unidade/Instituição: FEM/Unicamp

Unit/Instituition: FEM/Unicamp

Data limite para inscrições: 15/09/2019

Deadline for submissions: 2019-09-15

Publicado em: 02/07/2019

Publishing date: 2019-07-02

Localização: Rua Mendeleyev, 200, Campinas

Locale: Rua Mendeleyev, 200, Campinas

E-mail para inscrições: franklin@fem.unicamp.br

E-mail for proposal submission: franklin@fem.unicamp.br

  • Resumo Summary

    O projeto “Modelagem de escoamentos granulares densos: experimentos, simulações numéricas e análises de estabilidade” possui duas bolsas de pós-doutorado disponíveis, para as quais estão abertas seleções de bolsistas. Os subprojetos de ambas as bolsas serão executados na Faculdade de Engenharia Mecânica (FEM) da Unicamp, supervisionados pelo Professor Erick Franklin, e são relativos ao transporte ou suspensão de grãos em regime denso por um fluido em escoamento. Exemplos de trabalhos e artigos realizados recentemente pelo grupo da FEM/Unicamp podem lidos ou baixados livremente em http://www.fem.unicamp.br/~franklin/.

    As bolsas possuem duração total de 3 anos cada, podendo ser contratadas por período inferior e renovadas. Detalhes de cada bolsa seguem logo abaixo. 

    Subprojeto 1 – “Escoamento turbulento em meio granular denso: alterações na estrutura do escoamento
    Ao se fluidizar ou se deslocar um pacote granular, os grãos podem oscilar a frequências características e também formar clusters, que são estruturas maiores e oscilam a frequências mais baixas. As oscilações do meio granular afetam o fluido em escoamento, que é o responsável pelo movimento dos grãos, em uma espécie de mecanismo de feedback. Propõe-se aqui uma investigação experimental do escoamento turbulento interagindo com um meio granular denso. Os experimentos serão realizados em dois casos: i) um leito fluidizado por um líquido e ii) um leito móvel horizontal, de forma a se comparar os efeitos da interação para estes diferentes casos. As medidas do escoamento serão realizadas tanto com PIV (particle image velocimetry) de baixa frequência como com visualização com câmera de alta velocidade e laser contínuo. Para o caso do leito fluidizado, a técnica de casamento de índices óticos entre o líquido e os grãos será realizada. Com isto, pretende-se obter detalhes da estrutura do escoamento turbulento sobre o leito móvel e através de um leito fluidizado (campos médios de velocidade e momentos de segunda ordem, etc.). 

    Subprojeto 2 – “Simulações CFD-DEM em leitos fluidizados”
    Leitos uniformemente fluidizados são raramente encontrados em aplicações práticas, e normalmente instabilidades, que se manifestam na forma de ondas transversais, de bolhas, ou de bolhas alongadas, podem aparecer. Além disto, em leitos polidispersos é comum a segregação de grãos e a estratificação do leito. Este projeto propõe um estudo numérico da dinâmica dos grãos, das instabilidades do leito, e do escoamento do fluido. Para tanto, simulações serão realizadas utilizando um método CFD-DEM (Computational Fluid Dynamics – Discrete Element Method). Os códigos abertos OpenFOAM (parte CFD) e LIGGGHTS (parte DEM) serão utilizados, nos quais pretende-se que o pesquisador desenvolva novos pacotes a serem incorporados nestes códigos, de forma a possibilitar sua utilização nos casos específicos estudados neste projeto. Dos resultados numéricos, espera-se obter as trajetórias dos grãos individuais, e identificar as transferências de quantidade de movimento fluido-grão, grão-grão e grão-parede.

    Os candidatos devem possuir título de doutor obtido há menos de 7 anos, ou estarem concluindo o doutorado até fevereiro de 2020, em áreas compatíveis com o subprojeto proposto e com trabalhos publicados em periódicos científicos de seletiva política editorial.

    Para o subprojeto 1, experiência com utilização de PIV e tratamento de imagens será considerada vantagem adicional; para o subprojeto 2, experiência com utilização e desenvolvimento de pacotes numéricos para OpenFOAM e/ou LIGGGHTS será uma vantagem adicional. 

    Os interessados podem enviam curriculum vitae e uma carta de apresentação para Erick Franklin no e-mail franklin@fem.unicamp.br, informando qual o subprojeto de interesse. Informações adicionais sobre os projetos podem ser obtidas pelo mesmo email. As inscrições serão aceitas até o dia 15 de setembro de 2019, e o início do trabalho está previsto para o início de 2020.

    A vaga está aberta a brasileiros e estrangeiros. O selecionado receberá Bolsa de Pós-Doutorado da FAPESP no valor de R$ 7.373,10 mensais e Reserva Técnica equivalente a 15% do valor anual da bolsa para atender a despesas imprevistas e diretamente relacionadas à atividade de pesquisa.

    The granular media group of Prof. Erick Franklin of the School of Mechanical Engineering of UNICAMP – University of Campinas is selecting two researchers for post-doctoral positions on the interaction between a granular medium and fluid flow. Information about the work conducted by Professor Franklin’s group can be found at http://www.fem.unicamp.br/~franklin/. Details of each project can be found next.

    Project 1 – “Turbulent flow interacting with dense granular media: perturbations on the flow structure” 
    When a granular bed is fluidized or entrained by a fluid flow, individual grains may oscillate at characteristic frequencies; in addition, they may form clusters that oscillate at lower frequencies. The oscillations of granular structures may affect significantly the fluid flow that entrains the grains, in a kind of a feedback mechanism. This project consists of an experimental investigation of the interaction between a turbulent flow and a dense granular medium. Experiments will be performed for two cases: i) solid-liquid fluidized beds and ii) a horizontal bed load, in order to evaluate the grains-fluid interactions for these cases. The fluid flow will be measured with both a low-frequency PIV (particle image velocimetry) and a high-speed camera together with a continuum laser. For the fluidized bed, we will employ the index matching technique between the grain material and the liquid. We intend to obtain the structure of the turbulent flow over a moving bed and within a fluidized bed (mean flow, second order moments, etc.).

    Project 2 – “CFD-DEM simulations of fluidized beds” 
    Uniform fluidized beds are rarely encountered in industrial applications and usually instabilities, such as transverse waves, bubbles and long bubbles, appear. In addition, in poly-disperse beds the segregation and stratification is common. This project consists of a numerical investigation of the dynamics of grains, bed instabilities, and fluid flow behavior. Simulation will be performed with a CFD-DEM method (Computational Fluid Dynamics – Discrete Element Method). The open source codes OpenFOAM (CFD) and LIGGGHTS (DEM) will be used, and the researcher will develop new packages to be incorporated to these codes. From the numerical results, we expect to obtain the trajectories of individual grains, and to identify the fluid-grain, grain-grain and grain wall momentum transfers.

    Candidates must have obtained their PhD degree after 2012, or conclude it before February 2020, and have published papers on relevant scientific journals.

    For project 1, experience with PIV and image processing will be considered a plus, while for project 2 experience with OpenFOAM and/or LIGGGHTS will be considered a plus.

    Inscriptions will be accepted until September 15th by sending a curriculum vitae and a motivation letter to Erick Franklin at franklin@fem.unicamp.br, informing which project the candidate is interested in. Additional information can be obtained by writing to the same e-mail address, and the work is to begin by the beginning of 2020. 

    This opportunity is open to candidates of any nationalities. The selected candidate will receive a FAPESP’s Post-Doctoral fellowship in the amount of R$ 7,373.10 monthly and a research contingency fund, equivalent to 15% of the annual value of the fellowship which should be spent in items directly related to the research activity.