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Produção do Corpo Docente

Fernando Eduardo Milioli

Engenheiro Mecânico, Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), 1977-1981. Mestre em Engenharia Mecânica, Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), 1982-1985. PhD, Department of Chemical Engineering and Fuel Technology, University of Sheffield, UK, 1988-1991. Visiting Fellow, Department of Chemical and Biological Engineering, Princeton University, USA, 2012/2015. Professor da Universidade de São Paulo (USP) desde 1986. Desenvolve pesquisas visando à formulação de modelos matemáticos crescentemente realistas para escoamentos gás-sólido fluidizados, com a meta final de contribuir para a habilitação de CFDs como ferramentas crescentemente realistas de otimização, projeto e escalonamento de reatores de leito fluidizado de escala industrial. (Texto informado pelo autor)

  • http://lattes.cnpq.br/5157465363490226 (23/08/2021)
  • Rótulo/Grupo: TMF
  • Bolsa CNPq:
  • Período de análise:
  • Endereço: Universidade de São Paulo, Escola de Engenharia de São Carlos, Departamento de Engenharia Mecânica. Av. Trabalhador São-carlense, 400 Centro 13566590 - São Carlos, SP - Brasil Telefone: (16) 33739390 Fax: (16) 33739402
  • Grande área: Engenharias
  • Área: Engenharia Mecânica
  • Citações: Google Acadêmico

Produção bibliográfica

Produção técnica

Produção artística

Orientações em andamento

Supervisões e orientações concluídas

Projetos de pesquisa

Prêmios e títulos

Participação em eventos

Organização de eventos

Produção bibliográfica

Produção técnica

Produção artística

Orientações em andamento

Supervisões e orientações concluídas

Projetos de pesquisa

  • Total de projetos de pesquisa (5)
    1. 2021-Atual. FAPESP 2019/17707-6. Uma contribuicao para acuracidade em modelagem sub-malha de escoamentos gas-solido fluidizados
      Descrição: Este projeto pretende contribuir para o desenvolvimento de reatores de leito fluidizado de escoamento gás-sólido, intensamente utilizados nas indústrias petroquímica e de energia. São de maior interesse as aplicações em larga escala para craqueamento catalítico de petróleo, e para combustão/gaseificação de combustíveis fósseis/renováveis, ambas responsáveis por extremo impacto sobre a economia mundial. O desenvolvimento de reatores de leito fluidizado é uma ciência empírica, baseada em sucessivas plantas de demonstração gradualmente escalonadas, envolvendo custos extremamente altos e tempos de implementação estendidos. Este cenário tem estimulado, tanto na indústria quanto na academia, a crescente expectativa de utilização de simulação computacional como ferramenta auxiliar ou mesmo alternativa aos onerosos desenvolvimentos empíricos. Alinhado a este contexto, o presente projeto tem como meta final contribuir para a habilitação de CFDs como ferramentas realistas de experimentação computacional para otimização, projeto e escalonamento de reatores de leito fluidizado de escala industrial. Em particular, busca-se contribuir para a formulação de modelagem matemática aperfeiçoada através da proposição de modelos de fechamento sub-malha crescentemente acurados. A desafiadora natureza multi-escala dos escoamentos gás-sólido fluidizados tem impulsionado pesquisas sob diversificadas linhas de modelagem, todas praticadas na busca final por acuracidade. Uma aproximação largamente praticada é baseada em modelagem de dois fluidos, onde gás e particulados sólidos são ambos tratados como fases contínuas inter-penetrantes em equilíbrio termodinâmico. Esta é a linha de modelagem praticada neste projeto, seguindo uma abordagem onde formulações filtradas (fTFM) proveem descrições de grande-escala de grandes domínios reais (via LSS, large scale simulations), enquanto formulações microscópicas (mTFM) proveem descrições de meso-escala de domínios parciais (via HRS, highly resolved simulations). Resultados de simulações mTFM são frequentemente usados para proposição de modelos sub-malha, que são então supridos como fechamento em formulações fTFM. É neste exato contexto que o presente projeto pretende contribuir, especialmente através da busca de modelos sub-malha crescentemente acurados. Dois aspectos são postos em perspectiva: o primeiro, relacionado à acuracidade das próprias simulações mTFM; o segundo, relacionado à correção e adequação das variáveis independentes que são assumidas em correlações de modelos sub-malha. Em pesquisas anteriores considerou-se ambos os aspectos: o primeiro, enfocando efeitos de condições de escoamento de macro-escala, efeitos da turbulência sub-malha da fase gás, e efeitos de fricção inter-partículas; o segundo, assumindo variáveis independentes de correlação usuais na literatura. Propõe-se agora a extensão destes estudos para condições mais rigorosas e abrangentes, considerando-se faixas significativas de números de Froude e de Stokes, e diferentes composições de variáveis independentes de correlação. Para tal propósito, simulações computacionais serão realizadas com o mTFM do código aberto MFIX (disponibilizado pelo NETL-DOE-USA), devidamente modificado pela inclusão de efeitos friccionais inter-partículas e efeitos de turbulência sub-malha da fase gás. O impacto maior pretendido será sobre o estado-da-arte, na prática contribuindo para a viabilidade de: i. ferramentas de pesquisa de maior acuracidade para a comunidade científica; ii. ferramentas de trabalho mais realistas para projeto, otimização e escalonamento de plantas industriais, para engenheiros e pesquisadores da indústria.. Situação: Em andamento; Natureza: Pesquisa. Alunos envolvidos: Doutorado: (1) . Integrantes: Fernando Eduardo Milioli - Coordenador / Christian Costa Milioli - Integrante / CHAVEZ-CUSSY, NORMAN - Integrante. Financiador(es): Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo - Auxílio financeiro.Número de orientações: 1
      Membro: Fernando Eduardo Milioli.
    2. 2017-2019. FAPESP 2015/22224-3. Modelagem sub-malha de escoamentos gas-solido em leitos fluidizados
      Descrição: Reatores de leito fluidizado são equipamentos amplamente utilizados nas indústrias química e de energia, representando extraordinário impacto sobre a economia mundial. O desenvolvimento destes reatores é ainda uma ciência eminentemente empírica, baseada em plantas de demonstração gradualmente escalonadas que envolvem custos e tempos de execução elevadíssimos. Este projeto de pesquisa pretende contribuir no contexto da substituição destas onerosas plantas de demonstração por simulação computacional. Devido aos enormes volumes envolvidos, a simulação de leitos fluidizados em escala real impõe formulações filtradas, que demandam modelos de fechamento para recuperar os efeitos filtrados. Busca-se formular modelos de fechamento crescentemente realistas para a hidrodinâmica e interações inter-fase, por meio de experimentação computacional com modelagem microscópica de dois fluidos. Propõe-se investigar e modelar o efeito do número de Reynolds sobre parâmetros filtrados, visto que o atual estado da arte nesta linha de desenvolvimento oferece apenas modelos obtidos sob condições de baixos números de Reynolds. Propõe-se, em adição, investigar efeitos de interações partícula-partícula colisionais/friccionais e efeitos da turbulência do gás sobre a hidrodinâmica de meso-escala do escoamento. A atenção atual estará sempre voltada para aplicações de particulados de elevado número de Stokes, típicos de aplicações de leitos fluidizados. Experimentos computacionais serão realizados para faixas de frações de sólidos e descargas de gás cobrindo regimes de escoamento desde muito diluídos até muito densos. O código computacional aberto MFIX será usado em todas as simulações. O objetivo final perseguido é o provimento de novos modelos de fechamento sub-malha crescentemente realistas para modelagem de dois fluidos filtrada de escoamentos fluidizados gás-sólido.. Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa. Alunos envolvidos: Graduação: (2) / Especialização: (0) / Mestrado acadêmico: (1) / Mestrado profissional: (0) / Doutorado: (2) . Integrantes: Fernando Eduardo Milioli - Coordenador / Christian Costa Milioli - Integrante / Joseph Mouallem - Integrante / Seyed Reza Amini Niaki - Integrante / Norman Chavez Cussy - Integrante / Gabriel Jonatas Santos Netzlaff - Integrante / Lucas Akamine Uieda - Integrante. Financiador(es): Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo - Auxílio financeiro. Número de produções C, T A: 23
      Membro: Fernando Eduardo Milioli.
    3. 2015-2016. CAPES BEX 7112/14-9. Uma investigacao de escalonamento de parametros sub-malha em escoamentos gassolido atraves de modelagem microscopica de dois fluidos
      Descrição: As correlações sub-malha para simulação de grandes escalas de escoamentos gás-sólido obtidas a partir de simulações sub-malha altamente resolvidas com modelagem de dois fluidos, disponíveis na literatura, têm validade limitada às condições operacionais sob as quais foram geradas. Nesta proposta de pesquisa busca-se fatores de escalonamento que permitam a aplicação destas correlações de forma generalizada, sob variadas condições operacionais de escoamento. Em outras palavras, busca-se identificar um comprimento ou comprimentos de escala que permitam encontrar similaridades hidrodinâmicas em escoamentos sob diferentes números de Froude. Os trabalhos de literatura sobre escalonamento de escoamentos gássólido consideram, em geral, regras de escalonamento envolvendo fatores de macro-escala tais como tamanho do reator e taxa de circulação de sólidos. Na presente proposta de pesquisa busca-se acessar a questão do escalonamento sob uma diferente perspectiva, assumindo que a micro-escala de um escoamento gás-sólido qualquer deva ser a mesma independentemente de qualquer condição de macro-escala. Partindo deste princípio, propõe-se desenvolver simulações sub-malha altamente resolvidas com modelagem de dois fluidos para suspensões gás-sólido em domínios periódicos, para vários números de Froude, sendo os resultados filtrados sobre porções do domínio gerando parâmetros filtrados de meso-escala. A pesquisa proposta representa a continuidade dos trabalhos realizados pelo proponente na qualidade de Visiting Fellow junto ao Department of Chemical and Biological Engineering da Universidade de Princeton. Em etapa já cumprida realizou-se séries de experimentos computacionais previamente escalonados tanto na micro-escala quanto na meso-escala, levando-se em conta hipóteses de equilíbrio entre diferentes efeitos definidores da física do escoamento. Esta linha de abordagem mostrou sucesso apenas parcial, produzindo bons resultados de escalonamento para alguns parâmetros filtrados, e resultados ruins para outros. Propõe-se agora uma nova abordagem com experimentos computacionais escalonados apenas na micro-escala do escoamento, sendo o escalonamento de meso-escala verificado em etapa de pós-processamento. O escalonamento de micro-escala é agora implementado levando-se em conta a exatidão numérica dos resultados.. Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa. Alunos envolvidos: Graduação: (0) / Especialização: (0) / Mestrado acadêmico: (0) / Mestrado profissional: (0) / Doutorado: (0) . Integrantes: Fernando Eduardo Milioli - Coordenador / Christian Costa Milioli - Integrante / Sankaran Sundaresan - Integrante. Financiador(es): CAPES - Centro Anhanguera de Promoção e Educação Social - Bolsa. Número de produções C, T A: 3
      Membro: Fernando Eduardo Milioli.
    4. 2013-2016. CNPq 472681/2013-3. Escalonamento de correlacoes sub-malha para fechamento de simulacoes de grandes escalas do escoamento gas-solido em reatores para craqueamento catalitico de petroleo em leito fluidizado circulante
      Descrição: As correlações sub-malha para simulação de grandes escalas de escoamentos gás-sólido obtidas a partir de simulações sub-malha altamente resolvidas com modelagem de dois fluidos, disponíveis na literatura, têm validade limitada às condições operacionais sob as quais foram geradas. Nesta proposta de pesquisa busca-se fatores de escalonamento que permitam a aplicação destas correlações de forma generalizada, sob variadas condições operacionais de escoamento. Em outras palavras, busca-se identificar um comprimento ou comprimentos de escala que permitam encontrar similaridades hidrodinâmicas em escoamentos sob diferentes números de Froude. Os trabalhos de literatura sobre escalonamento de escoamentos gás-sólido consideram, em geral, regras de escalonamento envolvendo fatores de macro-escala tais como tamanho do reator e taxa de circulação de sólidos. Na presente proposta de pesquisa busca-se acessar a questão do escalonamento sob uma diferente perspectiva, assumindo que a micro-escala de um escoamento gás-sólido qualquer deva ser a mesma independentemente de qualquer condição de macro-escala. Partindo deste princípio, propõe-se desenvolver simulações sub-malha altamente resolvidas com modelagem de dois fluidos para suspensões gás-sólido em domínios periódicos, para vários números de Froude, sendo os resultados filtrados sobre porções do domínio gerando parâmetros filtrados de meso-escala. As simulações para os diferentes números de Froude serão realizadas obedecendo a regras de escalonamento pré-estabelecidas, baseadas em comprimentos característicos associados à micro-escala e à meso-escala do escoamento. Caso as predições de parâmetros filtrados para diferentes números de Froude resultem razoavelmente próximas, então pode-se dizer que foi bem sucedida a identificação de uma regra de similaridade ou de escalonamento relevante.. Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa. Alunos envolvidos: Graduação: (1) / Especialização: (0) / Mestrado acadêmico: (1) / Mestrado profissional: (0) / Doutorado: (2) . Integrantes: Fernando Eduardo Milioli - Coordenador / Christian Costa Milioli - Integrante / Joseph Mouallem - Integrante / Seyed Reza Amini Niaki - Integrante / Norman Chavez Cussy - Integrante / Gabriel Jonatas Santos Netzlaff - Integrante. Financiador(es): Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - Auxílio financeiro. Número de produções C, T A: 18
      Membro: Fernando Eduardo Milioli.
    5. 2011-2012. FAPESP 2011/066040. Uma investigacao do efeito da falta de separacao de escalas em modelagem sub-malha de escoamentos gas-solido rapidos
      Descrição: Reatores de leito fluidizado circulante são utilizados em inúmeros processos industriais de grande relevância, destacando-se aplicações de larga escala como combustão/gaseificação de carvão, e craqueamento catalítico de petróleo. Uma área de pesquisa altamente relevante neste contexto é a da modelagem matemática dos escoamentos gás-sólido rápidos que se desenvolvem nestes reatores, e que afetam profundamente os processos reativos em questão. Uma importante e atual linha de pesquisa nesta área consiste em aplicar formulações Eulerianas de meios contínuos (ou de dois fluidos) em simulações altamente resolvidas para gerar correlações sub-malha, na expectativa de usá-las como relações de fechamento em simulações de grandes escalas de reatores reais. Em vista da falta de conhecimento dos complexos fenômenos físicos envolvidos, as simulações altamente resolvidas assumem também um caráter de experimentação computacional, voltada para a formulação de novas teorias e modelos de fechamento. Esta linha de pesquisa vem sendo praticada na Universidade de Princeton desde os anos 90, sob o comando do Professor Sankaran Sundaresan. Há cerca de uma década nos juntamos a este esforço; os estudos que realizamos estão relatados em diversos artigos científicos publicados a partir de 1999 (Anexo 1). A evolução das nossas pesquisas tem nos permitido interações produtivas com a comunidade científica internacional. Além de contatos com o Professor Sankaran Sundaresan, destacamos também interações com pesquisadores do Departamento de Energia dos USA: Thomas O?Brien e Sofiane Benyahia, do National Energy Technology Laboratory (NETL); e Sreekanth Pannala, do Oak Ridge National Laboratory (ORNL). Todos estes pesquisadores são assíduos frequentadores das nossas listas de referências bibliográficas. A partir das interações realizadas, e a partir da nossa própria experiência acumulada, formulamos a presente proposta de pesquisa para ser realizada junto ao grupo do Professor Sankaran Sundaresan, na Universidade de Princeton, a partir de Agosto de 2011.. Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa. Alunos envolvidos: Graduação: (0) / Especialização: (0) / Mestrado acadêmico: (0) / Mestrado profissional: (0) / Doutorado: (0) . Integrantes: Fernando Eduardo Milioli - Coordenador / Christian Costa Milioli - Integrante / SUNDARESAN, SANKARAN - Integrante. Financiador(es): Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo - Bolsa. Número de produções C, T A: 8
      Membro: Fernando Eduardo Milioli.

Prêmios e títulos

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    Participação em eventos

    • Total de participação em eventos (0)

      Organização de eventos

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        Data de processamento: 28/03/2022 12:18:01