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The pseudopotential Lattice Boltzmann Method has attracted much attention in the recent years for the simulation of boiling heat transfer. Many studies have been published recently for the simulation of the bubble cycle (nucleation, growth and departure from a heated surface). This paper puts forward two-dimensional simulations of bubble nucleation, growth and departure using an improved pseudopotential Lattice Boltzmann Model from the literature at different reduced temperatures, Tr=0.76 and Tr=0.86. Two different models using the Bhatnagar–Gross–Krook (BGK) and the Multiple-Relaxation-Time (MRT) collision operators with appropriate forcing schemes are used. The results for pool boiling show that the bubbles exhibit axial symmetry during growth and departure. Numerical results of departure diameter and release period for pool boiling are compared against empirical correlations from the literature by varying the gravitational acceleration. Reasonable agreement is observed. Nucleate boiling trends with heat flux are also captured by the simulations. Numerical results of flow boiling simulations are compared by varying the Reynolds number for both reduced temperatures with the MRT model. It was found that the departure diamenter and release period decreases with the increase of the Reynolds number. These results are a direct effect of the drag force. Proper conclusions are commented at the end of the paper.

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Simulação numérica tridimensional da ascensão de uma bolha e da coalescência vertical de duas bolhas em um meio líquido Three-dimensional numerical simulation of the bubble rise and the vertical coalescence of two bubbles in a liquid Resumo O método de Lattice Boltzmann (LB) tem atraído muita atenção nos últimos anos para simulação de escoamentos isotérmicos e não isotérmicos. Os problemas envolvendo escoamentos multifásicos têm sido tratados com o método LB usando diferentes metodologias. Neste artigo, emprega-se o método LB dos pseudopotenciais para simulação tridimensional de uma bolha isotérmica ascendente e da coalescência vertical de duas bolhas, ambas em um meio líquido. Inicialmente, o método numérico é descrito e explicado. Posteriormente o mesmo é empregado para simular o problema de uma bolha estática, evidenciando a presença de velocidades espúrias (não nulas) próximas à interface. Posteriormente, simula-se o problema da bolha ascendente em um meio líquido por ação da força de empuxo. Por fim, simulações da coalescência vertical de duas bolhas em um meio líquido são realizadas. Os resultados das simulações são apresentados em termos de parâmetros adimensionais associados aos problemas estudados. Os resultados demonstram a eficiência do método em simular o problema da ascensão de uma bolha isotérmica em um meio líquido. Palavras-chave: Bolhas. Método de Lattice Boltzmann. Métodos Numéricos e Aplicações.