Made available in DSpace on 2015-05-08T14:59:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Arquivototal.pdf: 1415567 bytes, checksum: 7b043cdad595239d38d4437820f24dd0 (MD5) Previous issue date: 2012-09-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In the present study, forced convection flow in two-dimensional laminar simultaneous development pipeline with rectangular geometry, is analyzed analytically using the Navier-Stokes, Poisson and Energy in its primitive form. These equations are solved by the Generalized Integral Transform Technique, which is characteristic hybrid-numeric. The development work is composed primarily by restructuring the problem, so that, it can be solved by using the subroutine Fortran, IMSL Library, DBVPFD. Then, the results obtained are considered of practical interest, such as the velocity field, the temperature profile, the behavior of the average temperature, the Nusselt number and the friction factor, with the goal of providing a better parameter for construction equipment. These parameters are assessed both longitudinally and horizontally. Finally, the results are validated through convergence charts in order to comparisons with literature articles. / No presente estudo, a convecção forçada no escoamento bidimensional em desenvolvimento simultâneo laminar em dutos com geometria retangular, é analisada analiticamente através das equações de Navier-Stokes, Poisson e da Energia em sua forma primitiva. Estas equações são resolvidas pela Técnica da Transformada Integral Generalizada, que tem característica hibrida-numérica. O desenvolvimento do trabalho é composto primeiramente pela reestruturação do problema, afim de que, possa ser resolvido pelo Fortran por meio da subrotina, da biblioteca IMSL, DBVPFD. Em seguida, são obtidos os resultados considerados de interesse práticos, como o campo de velocidade, o perfil da temperatura, o comportamento da temperatura média, o numero de Nusselt e o fator de atrito, com o objetivo de proporcionar parâmetros para melhor dimensionamento de equipamentos. Esses parâmetros são avaliados tanto longitudinalmente quanto horizontalmente. Por fim, os resultados são validados através de tabelas de convergência e comparações com artigos da literatura especializada.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / With the aim of develop a computational tool for thermodynamic optimization of heat exchangers, a computational code was implemented to solve the Navier-Stokes equations in an axisymmetric domain using the finite volume method and central differencing with Runge-Kutta explicit temporal advance and pressure-velocity coupling of fractional step type. This work presents results of the numeric simulation of the fully developed flow with heat transfer in a tube of circular section with ribs or obstacles, periodically spaced in the flow direction. The simulations were carried out in two regimes, laminar and turbulent, out of the completely rough region, and in four different geometries. In the cases with the high Reynolds number, the Smagorinsky subgrid model with damping function was used to include the effects of the quasi-two-dimensional scales not solved. In both cases, the primitive variables were decomposed to use periodic boundary conditions in the flow direction and non-slip boundary conditions in the walls. The results obtained in laminar regime are satisfactory. In the turbulent regime the results show the deficiency of the Smagorinsky subgrid model, when it is applied in two-dimensional domains. / Com o objetivo de desenvolver uma ferramenta computacional que permita a otimização termodinâmica de trocadores de calor, foi implementado um código computacional para resolver as equações de Navier-Stokes num domínio axissimétrico, usando o método dos volumes finitos e diferenças centradas, com esquema temporal explícito de Runge Kutta e acoplamento pressão-velocidade do tipo passo fracionário. Neste trabalho são apresentados resultados da simulação numérica de escoamentos completamente desenvolvidos e com troca de calor, em um tubo de seção circular com nervuras ou obstáculos periodicamente espaçados na direção do escoamento. As simulações foram feitas em dois regimes, laminar e turbulento, fora da região completamente rugosa, e para quatro geometrias diferentes. Nos casos com números de Reynolds mais elevados, foi empregado o modelo de turbulência sub-malha de Smagorinsky com função de amortecimento, para incluir os efeitos das escalas quase bidimensionais não-resolvidas. Em ambos os casos, as variáveis primitivas foram decompostas para empregar condições de contorno periódicas na direção do escoamento e de não-escorregamento nas paredes. Os resultados obtidos em regime laminar são satisfatórios e, em regime turbulento, mostram a deficiência do modelo sub-malha de Smagorinsky, quando aplicado em domínios bidimensionais. / Mestre em Engenharia Mecânica

Técnicas não-intrusivas de medição de vazão constituem uma necessidade crescente em diversas aplicações. Atualmente, diversos estudos têm sido realizados com o objetivo de desenvolver técnicas de medição não-intrusivas que possam suprir as deficiências das técnicas existentes. Este trabalho visa desenvolver um medidor de vazão baseado no princípio de convecção forçada (termal) não-intrusivo inteligente. O medidor utiliza dois transdutores RTD comerciais do tipo PT100, um aquecido, que é responsável pela medição da velocidade de escoamento, e o outro utilizado como referência de set-point de temperatura do sensor aquecido. Uma Rede Neural é responsável por corrigir os erros de medição do instrumento. Para a avaliação do medidor construído, foi desenvolvida uma bancada de realização de ensaios, possibilitando a variação da vazão e temperatura na seção de teste. Com o intuito de prover a bancada de uma referência para comparação, foi instalado também um medidor do tipo Venturi normalizado segundo a ABNT. / Non-intrusive techniques of flow measurement are very useful in several applications. Nowadays, several studies have been conducted to develop non-intrusive measuring techniques that can overcome the shortcomings of the existing ones. This work aims to design an intelligent non-intrusive flow meter device based on the forced heat convection principle (thermal). This device uses two commercial RTD transducers (PT100), one is used as reference of temperature set-point, and the other is responsible for the flow measurement. A neural network is responsible for correcting the errors in relation to the calibration standard. To evaluate the intelligent flow meter, test bench was built. In order to provide another flow meter to compare the results, an ABNT Venturi type flow meter was installed in the test bench.

Técnicas não-intrusivas de medição de vazão constituem uma necessidade crescente em diversas aplicações. Atualmente, diversos estudos têm sido realizados com o objetivo de desenvolver técnicas de medição não-intrusivas que possam suprir as deficiências das técnicas existentes. Este trabalho visa desenvolver um medidor de vazão baseado no princípio de convecção forçada (termal) não-intrusivo inteligente. O medidor utiliza dois transdutores RTD comerciais do tipo PT100, um aquecido, que é responsável pela medição da velocidade de escoamento, e o outro utilizado como referência de set-point de temperatura do sensor aquecido. Uma Rede Neural é responsável por corrigir os erros de medição do instrumento. Para a avaliação do medidor construído, foi desenvolvida uma bancada de realização de ensaios, possibilitando a variação da vazão e temperatura na seção de teste. Com o intuito de prover a bancada de uma referência para comparação, foi instalado também um medidor do tipo Venturi normalizado segundo a ABNT. / Non-intrusive techniques of flow measurement are very useful in several applications. Nowadays, several studies have been conducted to develop non-intrusive measuring techniques that can overcome the shortcomings of the existing ones. This work aims to design an intelligent non-intrusive flow meter device based on the forced heat convection principle (thermal). This device uses two commercial RTD transducers (PT100), one is used as reference of temperature set-point, and the other is responsible for the flow measurement. A neural network is responsible for correcting the errors in relation to the calibration standard. To evaluate the intelligent flow meter, test bench was built. In order to provide another flow meter to compare the results, an ABNT Venturi type flow meter was installed in the test bench.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:38Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-12-20Bitstream added on 2014-06-13T19:47:44Z : No. of bitstreams: 1 souza_eg_me_ilha.pdf: 959550 bytes, checksum: b4784dbcc883b1be2d0c6b7cce83f54b (MD5) / Fundação de Ensino Pesquisa e Extensão de Ilha Solteira (FEPISA) / O objetivo deste trabalho é a análise numérica e experimental de escoamento viscoso, incompressível, permanente, com transferência de calor, em um canal estreito contendo um arranjo de obstáculos retangulares. A análise experimental envolveu determinação de coeficiente de transferência de calor médio bem como o número de Nusselt médio e medidas de temperatura em esteira térmica para comparação com os resultados obtidos por simulação numérica. Para a análise numérica usamos o programa comercial de mecânica dos fluidos e transferência de calor computacional ICEPAK®. Verificamos que quanto mais adentro o obstáculo estiver no arranjo maior é a transferência de calor por convecção forçada. Determinamos coeficientes de transferência de calor médio e número de Nusselt médio (com incerteza entre 6 e 15%) e verificamos que o efeito da posição diminui à medida que a velocidade aumenta. Concluímos também que ambos os modelos de turbulência utilizados, k-ε padrão e k-ε RNG, foram incapazes de predizer o efeito da posição apropriadamente. Entretanto, o modelo k-ε RNG apresentou melhor comportamento, pois o seu uso resultou em soluções com valores de temperatura intermediários aos experimentais / The purpose of this work is the study of the numerical and experimental viscous incompressible steady flow with heat transfer into a narrow channel containing a rectangular array of obstacles. The experimental approach involves determining the coefficient of heat transfer and temperature measurements in thermal wake for comparison with the results obtained in numerical simulations. For the numerical analysis we use the commercial program of fluid mechanics and heat transfer computational ICEPAK™. We confirmed that in the last lines of the array the biggest is the heat transfer by forced convection. We determined the average heat transfer coefficients (with uncertainty between 6 and 15%) and found that the effect of the position decreases as flow speed increases. We use in the simulations the k-ε turbulence model and the k-ε RNG turbulence model. We conclude that both turbulence models used were unable to predict the effect of the position properly. However, the k-ε RNG model showed better behavior. The numerical temperatures with this model were consistent to the experimental temperature