Orientador: Osvaldir Pereira Taranto / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-06T05:10:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ribeiro_MarinadosSantos_M.pdf: 1906759 bytes, checksum: 068fcf7b154ad2dedadfc296efb7fbde (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: O leito fluidizado pulsado rotativo (LFPR) tem sido estudado como uma alternativa para a fluidização de materiais que são difíceis de processar em leito fluidizado convencional (LFC). O LFPR é um leito fluidizado convencional modificado pela adição de um disco rotativo com uma abertura 60º abaixo do distribuidor. O disco rotativo assegura uma alimentação cíclica do gás no leito, fornecendo uma força extra para fluidizar as partículas. Tal característica torna o LFPR atrativo para o uso no processo de secagem, pois realça a transferência de calor e massa. No entanto, a freqüência da pulsação do gás no interior do leito depende da freqüência de rotação do disco. O objetivo deste trabalho foi estudar o comportamento fluidodinâmico de partículas secas e úmidas em um LFPR e compará-lo com os resultados obtidos em um LFC. As partículas selecionadas para o estudo foram celulose microcristalina e ácido adípico, e os parâmetros estudados foram: a carga da partícula, a freqüência de rotação do disco e o teor de umidade inicial. Verificou-se que em freqüência da rotação do disco baixa, jorros alternados se formaram, alternado com as regiões de leito fixo. Quando a freqüência da rotação do disco era elevada, o sistema todo fluidizou de uma maneira similar a um leito fluidizado convencional. Constatou-se que pode-se empregar o LFPR para processar materiais que apresentam características coesivas em condições inviáveis em LFC. A velocidade mínima de fluidização para o LFPR foi menor do que a obtida para o LFC, o que evidencia as condições mais fáceis de fluidização no primeiro equipamento e sua aplicabilidade ao processo de secagem / Abstract: The rotating-pulsed fluidized bed (RPFB) has been studied as an alternative for fluidization of materials that are difficult to operate in the Conventional Fluidized Bed (CFB). The RPFB apparatus is a conventional fluidized bed modified by the addition of a rotating plate with a 60º opening just below the distributor. The rotating plate insures a cyclic feed of the fluidizing gas into the bed, providing an extra force to fluidize the particles. This characteristics becomes the RPFB attractive for use in drying process, enhancing heat and mass transfer. In this way, the frequency of pulsed gas purges in the bottom of the bed depends upon the frequency of the rotating disk. The objective of this present work was to study the fluid dynamic behavior of both dry and moist particulate samples in a RPFB and compare with the results from a CFB. Selected samples were microcrystalline cellulose and adipic acid. The parameters used for the study were: particle load, disc rotation frequency and initial sample moisture content. It was possible to verify that when the disk rotation frequency was low, rotating spouts were formed, alternated with fixed bed regions. When disk rotation frequency was high, the total system was fluidized in a manner similar to a conventional fluidized bed. It was observed the RPFB can be used to material with cohesive characteristics, this conditions is not usual to CFB. The minimum fluidization velocity for the RPFB was lower than that for the CFB, which evidences the easier fluidization conditions in the first apparatus and its applicability to drying process / Mestrado / Engenharia de Processos / Mestre em Engenharia Química

Orientadores: Roger Josef Zemp, Paulo de Carvalho Tofani / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-29T06:10:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Navarro_MoysesAlberto_D.pdf: 5659553 bytes, checksum: 5053e728e8c53710ee79a2d3d789497c (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: A limitação do escoamento em contracorrente, ou inundação, fenômeno caracterizado pelo controle que um gás exerce no escoamento de um líquido em sentido contrário, desempenha papel importante em diversos equipamentos das engenharias química e mecânica (condensador de refluxo, colunas recheio, tubos de calor etc.). Mais recentemente, o fenômeno tem recebido atenção especial da área nuclear devido à sua influência no comportamento termo fluido dinâmico de um reator nuclear durante um acidente de perda de refrigerante. A maioria dos estudos experimentais e analíticos sobre a inundação foi executada em tubos verticais. Menor atenção por parte dos pesquisadores tem recebido as geometrias mais complexas como as constituídas por canais de escoamento anulares, com placas perfuradas e, especialmente, aqueles constituídos de tubos horizontal e inclinado conectados por uma curva, como a "perna quente" dos reatores nucleares refrigerados a água pressurizada (Pressurized Water Reactor - PWR). Para melhor subsidiar as análises deste fenômeno, foi conduzido no CDTN/CNEN uma série de experimentos em seções de teste em acrílico com a mesma forma geométrica da "perna quente" de um PWR. Nestes experimentos, o escoamento em contracorrente foi estabelecido com injeção de água pela extremidade superior da tubulação inclinada e de ar através da outra extremidade da seção. Com incursão gradual ascendente na velocidade do ar para níveis de injeção de água preestabelecidos, foram determinadas as velocidades de início de arraste da água pelo ar, de início de arraste total e, durante a redução gradativa da velocidade do ar, as velocidades dos fluidos relativas à fase de inundação, quando a penetração da água é controlada pelo escoamento do ar. Com o objetivo de se avaliar as influências das características geométricas do canal de escoamento, foram realizados experimentos com diferentes comprimentos horizontais e inclinados, inclinações do duto inclinado, alturas hidrostáticas acima da extremidade superior e diâmetros da seção de testes. Os resultados experimentais mostraram uma dependência do inicio do arraste com a taxa de injeção água e com as características geométricas da seção de testes. Para uma geometria defmida, na condição de inundação, os pontos experimentais seguem uma curva característica até o início do arraste total assim como, na redução da vazão de ar, até o retomo à precipitação total, que independente da taxa de água injetada. Variações (:t 20°) em tomo de 50° na inclinação pouco afetam o comportamento da curva de inundação. Foi constatado ainda que, para uma mesma velocidade de ar, o aumento do comprimento horizontal ou do inclinado da seção provoca o aumento do arraste de água. O levantamento das influências dos parâmetros geométricos da seção de testes no comportamento da inundação gerou uma nova correlação para o fenômeno / Abstract: The Countercurrent Flow Limitation (CCFL), or flooding, is characterized by the restraint imposed by a gas on a countercurrent liquid flow. The phenomenon plays important role in several equipment in the chemical and mechanical engineerings (reflux condensator, packed columns, heat pipes). More recently the phenomenon has received special attention by the nuclear area due to its influence in the thermal-hydraulic behavior of a nuclear reactor during a postulated loss of coolant accident. Most of the experimental and analytical studies about the flooding was performed in vertical ducts. The more complex geometries, such as annular channels, or channels with perforated plates and, especially, those which are constituted by a horizontal pipe connected to an inclined riser, as the hot leg of the Pressurized Water Reactors - PWR, have received little attention by the researchers. To subsidize the analyses of this phenomenon, experiments in test sections with the same geometric form of the hot leg of a PWR were carried in CDTN/CNEN. In these experiments, the countercurrent flow was established with water injection in the upper extremity of the inclined pipe associated to air injection through the other extremity of the test section. With ascending and gradual air flow rate, for specific water flow rates, the air velocities at the onset of flooding and at the onset of total water carryover were measured. During an air flow rate reduction phase, the relative fluids velocities in the flooding phase, when the water penetration is controlled by the air in countercurrent, were also determined. In order to evaluate the influence of the geometric characteristics of the test section, experiments with different horizontal and inclined lengths, inclinations of the inclined riser, water head above the upper extremity and diameters of the test section, were also performed. The experimental results showed that the onset of flooding is a complex function of water flow late injection and depends on the geometry of the test section. For a specific geometry, in the flooding condition, the experimental points follow a characteristic curve ITom the onset of the total carryover until the total water precipitation. These flooding curve was found to be independent of the injected water flow rate. The imposed variations (:t 20) around 50° in inclination of the inclined riser produced negligible effects in the flooding curve. It was also verified that, for a same air velocity, a longer horizontal or inclined length induces an increase in the carryover water. This study proposes a new flooding correlation considering the influence of the geometrical parameters / Doutorado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Doutor em Engenharia Química

Orientadores: Lucila Chebel Labaki, Paulo Vatavuk / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenhria Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-13T09:14:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_MarielaCristinaAyresde_D.pdf: 6670093 bytes, checksum: 7493d382fbba10e3322a45d4388ad370 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: A ventilação natural é um dos fatores importantes na qualidade e no conforto da habitação. Para ser eficiente, é necessário que o projeto seja adequado à realidade urbana e climática da região. No Estado de São Paulo, a casa autoconstruída , em geral, não recebe o apoio técnico necessário para a qualidade desejada do projeto. Muitas vezes, a falta de qualidade se reflete aos parâmetros de conforto dos moradores. Dentre esses parâmetros, a ventilação, ao redor das edificações, depende da implantação tanto do loteamento, quanto das edificações que oferecem, ou não, condições de arejamento e ventilação. Dentre as maneiras de estudar-se a ventilação natural, optou-se, nesse trabalho, pelo método baseado em simulações computacionais, com utilização de CFD (Computational Fluid Dynamics), através do software Phoenics. A proposta do projeto é avaliar, através de modelagem computacional, as alterações na ventilação natural no espaço do lote padrão, exterior às habitações; ocasionadas por transformações construtivas nestas edificações. A partir de um banco de dados existente sobre loteamentos autoconstruídos em Campinas/SP, em 2000, verifica-se, após cinco anos, modificações projetuais nas habitações do loteamento São José, analisando-se as alterações no domínio do lote e averiguando seus efeitos sobre a ventilação. A inserção do problema no software divide-se em três momentos de análise: 1-) parâmetros de simulação a serem utilizados; 2-) ar externo e a relação com o entorno próximo; 3-) entorno próximo e a relação direta com a área livre do lote. Como forma de relacionar os valores virtuais com a realidade, foi proposta uma quadra típica, contendo habitações reais existentes no bairro onde se coloca, lado a lado, a mesma habitação com e sem as alterações encontradas no período de cinco anos. A análise para os valores de convergência é feita através de gráficos e as alterações são monitoradas por meio de videos retirados do próprio software, nos quais é possível analisar, pela construção de linhas de corrente específicas, as diferenças gerais em cada casa. Os resultados demonstram a interferência das alterações dos projetos na velocidade e no fluxo do vento. A observação geral da quadra, e o diagnóstico de cada casa, constatam as alterações na relação do fluxo e velocidade do vento na malha urbana, as quais, na maior parte dos casos, são negativas. A contribuição do trabalho é a constatação de que: a-) alterações particulares interferem no fluxo do vento do espaço externo, repercutindo nas áreas urbanas do entorno próximo; b-) geram recirculação do ar quando são a modificação consiste na construção de coberturas, ou seja, superfícies horizontais; c-) aumentam a geração de vórtices nas vias locais, quando utilizados muros ao invés de grades, isto é, alterações verticais. Quanto à urbanização das autoconstruções, o trabalho contribui para a conscientização sobre o problema da largura cada vez menor das vias locais e possíveis melhorias nas diretrizes para autoconstrutores. / Abstract: Natural ventilation is one of the important factors in housing quality and comfort. It is necessary that the project is adequate to the urban reality of the region and climate so that ventilation is effective. In the State of São Paulo, self-built houses often do not receive the necessary technical support to the desired quality of the project. Often, the lack of quality is reflected in the parameters of comfort for residents. Among these parameters, ventilation around the buildings depends on the site planning, which defines the conditions of aeration and ventilation. Among the research methods for natural ventilation, in this work it was chosen that based on computer simulations, through CFD (Computational Fluid Dynamics), using the software Phoenics. The aim of the work is to evaluate through computational modelling the changes in natural ventilation in the space of the standard lot, outside the house, due to constructive modification in these buildings. From a database on existing lots characterized by self-built houses in Campinas, SP, in 2000, is was observed, after five years, the design modifications in the housing of the settlement São Jose, analysing the alterations in the lot and examining their effects on ventilation. The insertion of the problem in the software is divided into three stages of analysis: 1 -) simulation parameters to be used, 2 -) external air in its relation with the surrounding, 3 -) and the near surrounding in its relationship with the open area of the lot. In order to relate the virtual values with the reality, a typical block was proposed, containing existing houses in the neighbourhood, placed side by side, the same houses with and without the occurred modifications in the five years. The convergence analysis for the values is carried out through graphs and changes are monitored by means of videos obtained from the software, where it is possible to verify, through specific stream lines, the general differences in each house. The results show the interference of changes in the projects and in the wind flow velocity. The general observation of the block, and the diagnosis of each house, show the changes in the flow and wind speed in the urban network, which in most cases are negative. The contribution of this work is the fact that: a-) individuals changes affect the wind flow from the outer space, with consequences in the nearby urban areas b-) they generate recirculation of air when the modification is the construction of roofs, that is, horizontal surfaces, c-) they increase the generation of vortices in local streets, where walls are used instead of fences, that is, with vertical changes. In relation to self-built urban settlements, the work contributes to the awareness of the problem of ever smaller width of local streets and possible improvements in guidelines for selfbuilders. / Doutorado / Edificações / Doutor em Engenharia Civil

Orientador: Reinaldo Wilson Vieira / Tese (doutorado)- Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciencias Medicas / Made available in DSpace on 2018-08-14T08:18:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 VieiraJunior_FranciscoUbaldo_D.pdf: 9716061 bytes, checksum: 94d31e9715d7d77c249963888ed77562 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Introdução: Dentre os equipamentos utilizados em circulação extracorpórea, as bombas de roletes têm grande importância, com modelos disponíveis de vários fabricantes. O ajuste dos roletes é um fator importante nas taxas de hemólise e o potencial hemolítico difere em cada um deles. Pesquisadores nem sempre abordam detalhes sobre os perfis do leito rígido supondo que as formas padronizadas de ajuste garantem valores iguais e comparáveis para todos os modelos de bombas de roletes. Dispomos principalmente de dois métodos para o ajuste de bombas de roletes e nenhum deles considera as características de impulsão do fluido, definida pelo perfil do leito rígido. Objetivo: O objetivo desse trabalho é analisar o perfil hidrodinâmico de três diferentes modelos de bombas de roletes comercializados no Brasil e sua influência no fluxo e refluxo. Materiais e Métodos: Foram utilizados tubos de silicone de 9,5x1,6; 9,5x2,4; 13x2,4 mm de diâmetro de dois fornecedores diferentes. Os testes foram realizados em solução fisiológica e solução análoga ao sangue. O perfil hidrodinâmico de três bombas de roletes foi realizado por medidas de velocidade de queda e calibração dinâmica. Foi investigada a variação das medidas de velocidade de queda com o tempo e testes de compressão em equipamento servo-hidráulico. Os refluxos foram visualizados em aspirador de sangue e reservatório de cardiotomia com medidas simultâneas. Resultados: Os perfis hidrodinâmicos apresentaram diferenças em suas variâncias para medidas de velocidade de queda (P<0,01) e calibração dinâmica (P<0,0001). A tensão residual nos tubos de silicone ocasionou redução nas medidas de velocidade de queda com o tempo (P<0,0002) e foram confirmadas pelos testes de compressão (P<0,0001). Conclusão: Os ajustes realizados pelos métodos de velocidade de queda e calibração dinâmica são dependentes da forma do leito rígido. Comparações envolvendo bombas de roletes devem ser feitas com cautela. A tensão residual em tubos de silicone compromete a repetitividade dos ajustes feitos pelo método de velocidade de queda. / Abstract: Introduction: Among the equipment used in cardiopulmonary bypass, roller pumps have great importance, with models available from several manufacturers. The roller adjustment is an important factor in the rates of hemolysis and the hemolytic potential differs in adjustment. Researchers do not always address details on the profiles of the raceway accepting that the forms of standardized settings ensure equal and comparable values for all models of roller pumps. There are two methods for setting roller pumps and none considers the dynamic characteristics of the fluid, defined by the profile of the raceway. Objective: The aim of this study is to analyze the hydrodynamic profile of three different models of roller pumps commercialized in Brazil and its influence on the flow and back flow. Materials and methods: We used silicone tubes of 9.5x1.6, 9.5 x2.4 and 13x2.4 mm in diameter from two different suppliers. The tests were performed in saline and solution analogous to blood. The hydrodynamic profile in three roller pumps was achieved by measurements of drop rate and dynamic calibration. The drop rate variations were investigated in silicone tubes by measurements of drop rate and the compression tests in servo-hydraulic equipment. Retrograde flows were viewed in blood aspirator and cardiotomy reservoir. Results: The hydrodynamic profiles showed differences in their variances for measurements of drop rate (P <0.01) and dynamic calibration (P <0.0001). The residual stress in the silicone tubes caused reduction in drop rate with time (P<0.0002) and were confirmed by compression tests (P <0.0001). Conclusion: The adjustments made by the methods of drop rate and dynamic calibration are dependent on the raceway profile. Comparisons involving roller pumps must be made with caution. The residual stress in the silicone tubes compromises repeatability of adjustments made by the drop rate method. / Doutorado / Pesquisa Experimental / Doutor em Cirurgia

Orientador: Luiz Felipe Mendes de Moura / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-14T18:46:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MartinezGalvis_RodrigoAndres_M.pdf: 4057448 bytes, checksum: 3bb97fcf91e9831006e4abebab3eadfd (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Os sistemas de transporte de óleos pesados, que adicionam um líquido de menor viscosidade como água, geram uma mistura que pode escoar em diferentes padrões. Um deles é o escoamento anular ou core-flow, onde a água escoa na região perimetral anular e o óleo na região central, permitindo uma diminuição da potencia utilizada no transporte convencional. Quando são injetados óleo e água torna-se necessário monitorar o comportamento deste processo. Uma solução do problema consiste em utilizar uma sonda não-intrusiva, que utiliza a modificação do campo elétrico devida à diferença entre as permissividades do óleo e da água num capacitor de placas côncavas colocado na superfície externa da tubulação, de maneira que a distribuição das fases modifica a capacitância. Existem diferentes geometrias para os eletrodos, formas de colocar-los na tubulação, separação entre eletrodos, entre outros parâmetros que podem modificar o comportamento do sensor. Testar as diferentes configurações de forma experimental pode resultar árduo. Aproveitando a natureza do fenômeno e as leis físicas que o governam, é possível utilizar ferramentas computacionais e, mediante técnicas numéricas, obter soluções que ajudem a agilizar o processo de desenvolvimento. Pode-se testar um volume razoável de configurações e obter um mapa do comportamento do sistema, para que na etapa de testes sejam somente utilizados os parâmetros que deram as melhores respostas. As simulações dependem da escolha de diferentes parâmetros e devem fornecer respostas não ambíguas, que possam ser lidas com um sistema eletrônico. Neste trabalho são levadas em conta diferentes situações presentes em escoamentos do tipo core-flow que afetam a medida feita pela sonda, como a variação do diâmetro do fluido que escoa na região central (neste caso é o óleo), a excentricidade que pode apresentar esta região, a mudança de permissividades devida às emulsificações ocasionadas na injeção do óleo na tubulação cheia de água e o efeito volumétrico do capacitor. / Abstract: The heavy oil transport systems, that add a liquid of lower viscosity as water, generate a mixture which can flow with different patterns. One of them is the core-flow, where water flow in the annular region and the oil in the core, allowing a reduction in the power used in the conventional transport. When oil and water are injected it becomes necessary monitoring the behavior of the process. One solution for this problem consists in use a non-intrusive probe, which uses a modification of the electric field due to the difference between the oil and the water permittivities, inside a capacitor of concave plates placed in the external surface of the pipe, thus the distribution of the phases modifies the capacitance. There are different geometries for the electrodes, ways for placing them in the pipe, separation between electrodes, among other parameters, which can modify the sensors behavior. Taking advantage of the nature of the phenomenon and the physical laws that govern it, is possible to use computational tools and, by numerical techniques, to get solutions that help expediting the development process. It can be tested a reasonable volume of configurations and getting a map of the behavior of the system, so that in the stage of testing only will be used the parameters which provided the best answers. The simulations depend on the choice between different parameters and should not provide ambiguous answers, which can be read with an electronic system. In this work are taking into account different situations in draining of the core-flow kind that affect the measurement made by the probe, such as the variation of the diameter of the fluid that flows in the central region (in this case oil), the eccentricity that can show this region, the changes i the permittivity due to the emulsion produced in the oil injection in to the tubing full of water and the volumetric effect of the capacitor. / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Submitted by Cássia Santos (cassia.bcufg@gmail.com) on 2017-06-19T15:00:49Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Thiago Felipe Domingos Dias Fernandes - 2017.pdf: 7804478 bytes, checksum: aa711af253579958e7c68f244256ed79 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Rejected by Cláudia Bueno (claudiamoura18@gmail.com), reason: devolvido a pedido! on 2017-06-26T15:27:35Z (GMT) / Submitted by Cássia Santos (cassia.bcufg@gmail.com) on 2017-06-26T15:31:10Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Thiago Felipe Domingos Dias Fernandes - 2017.pdf: 7561647 bytes, checksum: 6ae9a7a9d63ea6d136674bb123369309 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-07-10T14:08:35Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Thiago Felipe Domingos Dias Fernandes - 2017.pdf: 7561647 bytes, checksum: 6ae9a7a9d63ea6d136674bb123369309 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-10T14:08:35Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Thiago Felipe Domingos Dias Fernandes - 2017.pdf: 7561647 bytes, checksum: 6ae9a7a9d63ea6d136674bb123369309 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2017-02-24 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Goiás - FAPEG / This master's thesis aims at use a computational fluid dynamics (CFD) under an educational perspective, targeting disciplines of fluid mechanics and transport phenomena in the initial series of engineering and physics courses. In this thesis are presented the construction techniques and modeling of flows to be used in an educational perspective at Andragogic Theory of Knowles and the Theory of Meaningful Learning of David Ausubel, major educational theories applied during this research. The importance on basic formation is widely supported by the literature, however, is proposing to work the computer simulation so not only statement, but inserting the students as directly responsible for analysing and encoding data and results of simulations. The students will be able to view the physical event, establishing an relationship between the mathematical prediction of the system equations and analised phenomenon. The educational product developed in this work is an interface for manipulation and control of the OpenFOAM, a opensource software. The educational product developed in this work is a manipulation and control interface opensource software OpenFOAM. Its purpose is to avoid the student responsibility for direct manipulation and editing source code and the typical complex scripts of control of this program. In this essay are included the basics in fluid mechanics and mathematical and computational modeling of fluid dynamics, along with an entire functional structure of the J.A.R.V.E.S. interface, this being the main reason for this work. / Esta dissertação tem por objetivo a utilização da dinâmica de fluidos computacional sob uma perspectiva educacional, tendo como alvo as disciplinas de mecânica dos fluidos e fenômenos de transporte, nas séries iniciais de cursos de engenharia e física. Nesta dissertação são apresentadas as técnicas de construção e modelagem de escoamentos a serem utilizadas sob uma perspectiva educacional, conforme a Teoria Andragógica de Knowles e da Teoria da Aprendizagem Significativa de David Ausubel, principais teorias educacionais aplicadas durante esta pesquisa. Sua importância na formação de base é amplamente corroborada pela literatura, diante disto propõe-se trabalhar a simulação computacional de modo não somente demonstrativo, mas que coloque o discente como agente diretamente responsável por manipular e codificar dados e resultados das simulações propostas. Com ela o discente conseguirá visualizar o fenômeno físico, estabelecendo uma relação entre e predição matemática das equações do sistema e o fenômeno analisado. O produto educacional desenvolvido neste trabalho é uma interface de manipulação e controle do software opensource OpenFOAM. Seu propósito é de eximir do discente a responsabilidade pela edição e manipulação direta do código-fonte e dos complexos scripts de controle típicos desse programa. Nesta dissertação estão inclusos os fundamentos básicos em mecânica dos fluidos e da modelagem matemática e computacional da dinâmica dos fluidos, juntamente com toda a estrutura funcional da interface J.A.R.V.E.S., sendo este o principal motivo do presente trabalho.

Estudos sobre a instabilidade aeroelástica em estruturas de pontes suspensas têm adquirido relevante destaque no âmbito das pesquisas em engenharia do vento nos últimos anos, haja vista que as definições resultantes dessa análise apresentam informações essenciais ao projeto, cálculo e concepção desse tipo de estrutura. Considerando que os escoamentos ao redor de pontes suspensas apresentam características turbulentas, o conhecimento acerca desse fenômeno torna-se fundamental para a análise da interação vento-ponte, estabelecendo a turbulência como uma importante e complexa vertente dentro dessa pesquisa. Nesse contexto, o presente trabalho visa contribuir com o tema através da análise numérica da ação do vento na seção transversal do tabuleiro de pontes suspensas, verificando seu comportamento quando estiverem submetidas à ação dos esforços provenientes do vento na interação de um escoamento turbulento com o tabuleiro da ponte. No trabalho foi investigada a atuação dos esforços aerodinâmicos na estrutura da ponte, ensejando na obtenção dos coeficientes aerodinâmicos de arrasto, sustentação e momento. Também foi analisado o comportamento do tabuleiro para o surgimento das vibrações induzidas por vórtices, permitindo o cálculo da frequência de desprendimento de vórtices e determinação do número de Strouhal. No que tange aos esforços aeroelásticos para o estudo específico do drapejamento (flutter), foram avaliadas as amplitudes de deslocamentos torcionais para o cálculo e obtenção da velocidade crítica do vento que acarreta o fenômeno do flutter. Juntamente com as análises aerodinâmicas e aeroelásticas da seção transversal da ponte, diferentes modelos de turbulência foram aplicados nas simulações para se estabelecer uma análise comparativa entre os escoamentos. As simulações computacionais desenvolvidas e apresentadas neste trabalho foram realizadas com auxílio de um programa de CFD (Computational Fluid Dynamics). Os modelos de ponte utilizados no trabalho foram o da ponte suspensa Great Belt East, localizada na Dinamarca e da ponte estaiada Sunshine Skyway, localizada nos Estados Unidos. Para validação da técnica computacional, os resultados das simulações foram comparados com dados numéricos e experimentais disponíveis na literatura. / Researches about aeroelastic instability in long span suspension bridges have been consistently the focus in wind engineering field in recent years, therefore the definitions from that study present essential information to design and construction of this type of road structure. Considering that fluid flows around bridges show some turbulent features, the knowledge about turbulence become critical for this wind-bridge interaction analysis, establishing the turbulence modeling study as an important and complex part within that research. According to this context, the meaning of this research was to contribute with numerical analysis of wind effects on a suspension bridge deck, verifying its behavior when this model is subjected to the action of wind loads from a turbulent fluid flow. The bridge aerodynamic behaviour was investigated and aerodynamic coefficients of drag, lift and moment were calculated. Flow induced vibrations were also analyzed for the bridge deck model, allowing it to obtain the vortex shedding frequency and Strouhal number. With regard to aeroelasticity and focusing on flutter study, the amplitudes of torsional displacements were evaluated as well as the analysis of critical wind velocity that causes flutter instabilities. Along with aerodynamic and aeroelastic analysis of the bridge deck cross sectional, fluid flow features were studied and compared applying several turbulence models to simulations. The numerical approach developed and shown in this work was performed by CFD (Computational Fluid Dynamics) software. The bridge deck models used at this dissertation were the Great Belt East suspension bridge, located in Denmark and the Sunshine Skyway cable stayed bridge, located in USA. In order to validate the computational technique, simulation results from this research were compared with numerical and experimental test data available in papers and literature.

A crescente preocupação com a qualidade de vida nos centros urbanos aliada ao aumento da densidade demográfica nas regiões próximas de aeroportos tem chamado a atenção das autoridades de aviação civil para a poluição sonora provocada por aeronaves. Nesse contexto, os limites de ruído externo para homologação de aeronaves tornaram-se muito restritivos nos últimos anos, com o claro objetivo de confinar o ruído no interior dos aeroportos. Com a evolução tecnológica dos motores aeronáuticos, diminuir o ruído aerodinâmico gerado por trens de pouso e hipersustentadores tornou-se uma competência fundamental para manter a competitividade da aeronave no requisito ruído. Esse trabalho estuda o mecanismo de geração de ruído aerodinâmico pelo \"slat\" através de simulações numéricas nas seguintes condições de túnel de vento: número de Mach 0,1, número de Reynolds \'Aproximadamente\' 10\'POT.6\' e ângulos de ataque 4°, 6° e 8°. As estimativas de ruído foram comparadas com medições experimentais baseadas da técnica de beamforming, tendo sido observada diferença máxima de 2:5 dB no nível global de ruído. A variação de ruído com o ângulo de ataque foi superestimada em 0:8 dB pelas simulações. O recolamento da camada cisalhante foi identificado através dos contornos de flutuação de pressão na superfície do \"slat\" como a principal fonte de ruído do \"slat\". Para explicar a diminuição do ruído com o aumento do ângulo de ataque foi proposto que as flutuações na camada cisalhante seriam intensificadas através de realimentação de energia dos vórtices capturados pela zona de recirculação na cova. A existência desse mecanismo foi testada comparando os perfis de vorticidade na cúspide e bordo de fuga do \"slat\" e espectros ao longo da trajetória da camada cisalhante para os ângulos de ataque 4° e 8°. Embora o perfil inicial da camada cisalhante seja o mesmo nas duas condições, a esteira no bordo de fuga indica que maior parcela dos vórtices é capturada na condição 4°. Como consequência, as flutuações da camada cisalhante nas proximidades do recolamento são maiores nessa condição, consistente com os maiores níveis de ruído. / The growing concern about the life quality in urban centers coupled with increasing population density in near airports areas has drawn the attention of civil aviation authorities for aircraft noise pollution. In this context, external noise limits for approval of aircraft have become very restrictive in recent years, with the clear objective to confine aircraft noise inside airports. With the technological evolution of aircraft engines, reducing noise generated by aerodynamic landing gear and highlift devices have become a core competency to keep the aircraft competitive regarding noise requirements. This work studies the generation mechanism of aerodynamic noise by slats through numerical simulations in the following wind tunnel conditions: Mach number 0.1, Reynolds number \'Approximately\' 10\'POT.6\' and angles of attack 4°, 6° and 8°. The noise estimates were compared with experimental measurements based on beamforming technique, and it was observed the maximum difference of 2:5 dB in the overall noise level. The noise variation with angle of attack was over-estimated at 0.8 dB by the simulations. The reattachment of the shear layer was identified by the contours of pressure fluctuation on the surface of the slat as the key noise generation mechanism. To explain the noise reduction when the angle of attack is increased it has been proposed that fluctuations in the shear layer would be enhanced through feedback of energy captured by the vortex recirculation zone in the slat cove. The existence of this mechanism was tested by comparing the vorticity profiles at both the cusp and trailing edge, as well as velocity fluctuation spectra along the trajectory of the shear layer for angles of attack 4° and 8 degree. Although the initial profile of the shear layer is the same in both conditions, the wake at the trailing edge indicates that a higher percentage of the vortices is trapped in the recirculation for the condition 4°. Consequently, fluctuations in the shear layer near the reattachment are greater in this condition, which is consistent with the higher noise levels.

Orientadores: Milton Mori, Washington de Oliveira Geraldelli / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-12T14:06:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ropelato_Karolline_D.pdf: 2250629 bytes, checksum: 15568f3eff580c49e2a6e20cc69a4f04 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: A compreensão dos fenômenos existentes em equipamentos industriais é de extrema importância para o seu projeto e otimização. O uso de colunas de destilação é conhecido antes mesmo do século XX. Desde o seu surgimento até os tempos atuais, significativos avanços ocorreram. A literatura apresenta diversos trabalhos considerando o estudo de colunas de destilação com pratos ou recheios. No entanto, pouca atenção tem sido dada para colunas com vazios. O presente trabalho apresenta uma metodologia para o estudo da transferência de calor e massa em colunas de destilação com distribuidores do tipo sprays em processos de destilação, considerando uma abordagem Euleriana-Lagrangeana. Neste tipo de abordagem, as gotas são modeladas individualmente a partir de trajetórias na fase contínua. O modelo k-e ?foi empregado para predizer o comportamento da fase vapor. O equilíbrio termodinâmico é modelado considerando a lei de Raoult. Utilizando conjuntamente conhecimentos de Termodinâmica, Processos de Separação (destilação) e de Fluidodinâmica Computacional (CFD), um modelo matemático é proposto. A aplicação das escalas características de tempo como metodologia de análise e compreensão dos resultados é proposta. / Abstract: The understanding of fluid dynamic phenomena in industrial equipments are extremely important for new projects and their optimization. Distillation columns are being used even before the XX century. Since that time many advances have happened. The literature presents different studies as far as plates or packed columns are concerned, but few attention have been done in empty section. The present study shows a methodology to study the heat and mass transfer in empty sections of distillation columns considering the Eulerian-Lagrangian approach. The Lagrangian tracking for the liquid droplets was used to predict spray distribution. The model takes into account the influence of the liquid flow within the vapor phase flow. The k-e turbulence model was applied to predict the vapor behavior. The thermodynamic equilibrium considered the Raoult's Law. Considering the different areas as thermodynamics, Separation Process (distillation) and the Computational Fluid Dynamics (CFD), a mathematical model is proposed. The time scales methodology is important as a feature to analyze and understanding the results. / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

Orientador: José Roberto Nunhez / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-22T21:36:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TorresGaravito_AnaMilena_M.pdf: 2300264 bytes, checksum: 43e45d59aa30ab0f64716f86095c8a43 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Frequentemente os processos de agitação e misturas tão fundamentais são negligenciados na indústria como um todo petroquímico, farmacêutica, química, de alimentos, etc. No entanto, existem sistemas em que o desempenho desses processos depende fortemente do grau de homogeneidade conseguido durante a mistura. Quando o processo de mistura não está devidamente projetado e controlado, obtêm-se misturas com flutuações significativas nas suas características físicas e/o químicas, que no geral são indesejáveis e que suscitam perdas de lotes inteiros de produtos, aumentando o custo e o impacto ambiental do processo de produção. O custo final da energia utilizada no processo de agitação e mistura depende de vários fatores, sendo um deles o impelidor empregado. Para analisar um processo são considerados fatores de interesse como: melhor agitação, menor tempo de mistura e menor potência consumida. Este trabalho de pesquisa teve como objetivo a determinação experimental do número de potência em função do número de Reynolds nos regimes turbulento e laminar para impelidores de proximidade tipo âncora (reta e tubular) com e sem raspadores e para um impelidor do tipo helicoidal, usando como fluido pseudoplástico de alta viscosidade a carboximetilcelulose (CMC) diluída em água. Desta forma, foi possível selecionar a configuração que apresentava o menor consumo de potência. Para isto foi utilizado o protótipo em escala piloto desenvolvido pelo grupo de pesquisa do laboratório de Fluidodinâmica Computacional (LCDF) da Faculdade de Engenharia Química da Unicamp / Abstract: Frequently, agitation and mixing processes, so fundamental ones, are neglected in the industry sector in general, such as petrochemical, pharmaceutical, chemical and food processing industries. However, there are systems in which the performance of the process depends strongly on the degree of homogeneity achieved during the mixing process. When the mixing process is not properly projected and controlled, mixtures with significant fluctuations regarding their physical and/or chemical characteristics are obtained, and been that usually undesirable, it may cause the loss of entire product batches, increasing the production cost and the environmental impact of the production process. The final cost of the energy used in the agitation process depends on several factors, being one of them the type of impeller used. In order to analyze any process, factors of interest such as better agitation, least mixing time and least power consumption are considered. This research aim is to experimentally determine the power number as a function of Reynolds number in turbulent and laminar regimes for anchor-type impellers (straight and tubular) with and without scrapers and for a helical-type impeller, using as a high viscosity pseudoplastic fluid the carboximethyl cellulose diluted in water. For this purpose, it was used a pilot plant scale prototype, developed by the research group of the Computational Fluid Dynamic Laboratory (LCFD) of the Chemical Engineering College at Unicamp / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestra em Engenharia Química