Análise de sistemas microfluídicos de gotas a partir de técnicas de Dinâmica de Fluidos Computacional (CFD)

• Ano de defesa: 2026
• Autor(a) principal: Silva, Felipe Santos Paes Da
• Orientador(a): Lisboa Filho, Paulo Noronha
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (UNESP)
• Palavras-chave em Português: Microfluídica de gotas; Microdispositivos; Dinâmica de fluidos computacional; Volume de fluido
• Palavras-chave em Inglês: Droplet-based microfluidics; Computational fluid dynamics; Volume of fluid
• Link de acesso: https://hdl.handle.net/11449/331447

Atualmente, o desenvolvimento e a otimização de microdispositivos têm recebido grande atenção por parte da comunidade científica, uma vez que suas aplicações desempenham papéis relevantes para a produção tecnológica, especialmente em aplicações biotecnológicas, como os dispositivos lab-on-a-chip. Nesse contexto, o estudo da microfluídica é necessário, uma vez que objetiva compreender fenômenos de fluidos aplicados à microescala, pelos quais tais dispositivos operam. Como uma importante técnica, a microfluídica de gotas surge com vasta aplicabilidade, permitindo a criação, manipulação e análise de pequenas gotas que podem servir como microreatores independentes para diferentes reações químicas, físicas e biológicas. Dessa forma, neste trabalho, objetivamos compreender o funcionamento de dispositivos microfluídicos, no que diz respeito à formação de gotas em microcanais, por meio do emprego de simulações computacionais que envolvam técnicas de dinâmica de fluidos computacional (CFD - Computational Fluid Dynamics). Para tanto, em um primeiro momento, procuramos avaliar a adequabilidade de um modelo computacional (VOF - Volume of Fluid) para o estudo da formação de microgotículas; além disso, com o ferramental computacional proporcionado pelo método VOF, objetivamos compreender como a geração de gotas é influenciada por parâmetros como velocidade de fluido e dimensão geométrica do microcanal. Ademais, procuramos entender, qualitativamente, o mecanismo de divisão de gotas sob condições de assimetria geométrica. As análises nos permitem delinear e classificar os regimes de escoamento em que se atuam os mecanismos de produção de microgotículas em diferentes condições físicas, além de validar o uso de ferramentas computacionais para a compreensão de sistemas microfluídicos.