Orientador: José Gilberto Dalfré Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-23T10:42:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Aquino_GenivaldoAlcantarade_M.pdf: 13175596 bytes, checksum: 7fcf5fba9c6608250faca3ec3bc0b3a1 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: A presença de ar aprisionado no interior da tubulação de água pode levar a operação irregular ou, até mesmo, danos aos sistemas de abastecimento de água e seus componentes. A presença de ar aprisionado pode ocorrer durante o funcionamento regular, ou quando os sistemas de bombeamento estão em operação. A formação de bolsões de ar pode produzir o fenômeno do golpe de aríete, instabilidade e perda de pressão nas redes de abastecimento de água. A fim de evitar a sua formação, todo o ar preso deve ser removido, seja através de remoção mecânica por válvulas de ar ou remoção hidráulica (deslocamento do ar com o escoamento). No Brasil, as indústrias de válvulas de ar, muitas vezes, não possuem caracterização adequada destas válvulas, ou seja, as características das válvulas (geométrica, mecânica, hidráulica e dinâmica) devem ser determinadas. Este trabalho teve como objetivo desenvolver uma bancada de testes para ensaios de válvulas ventosas e testar estas válvulas em ensaios dinâmicos, caracterizando-as. A bancada experimental mostrou-se eficiente para os ensaios de válvulas ventosas. Os resultados dos ensaios dinâmicos das válvulas podem contribuir para que um sistema hidráulico passe a operar de uma maneira segura, diminuindo os riscos associados aos eventuais fenômenos transitórios, além de servir como referência para futuros projetos de sistemas de abastecimento. Foi confirmado que, além das curvas características em condição estática, as curvas características em condição dinâmica também devem ser analisadas, pois apresentam características de funcionamento distinto / Abstract: The presence of trapped air inside the water pipelines can lead to irregular operation or even damage the water supply systems and their components. The presence of trapped air can occur during regular operation, or while pumping systems are in operation. The formation of air pockets can produce the phenomenon of water hammer, instability and loss of pressure in water supply systems. In order to prevent its formation, all the trapped air must be removed, either by mechanical removal through air valves or hydraulic removal (by displacement of the air flow). In Brazil, industries of air valves, many times, do not possess proper characterizations of the air valves. To achieve this, all the characteristics of the valve (geometric, mechanic, hydraulic and dynamic) should be determined. This study developed a test bench for testing the air valves, characterizing them. The bench was efficient for testing and the results of the dynamic tests can contribute to operate a hydraulic system in a safe manner, reducing the risks associated with possible transient phenomena, besides serving as a reference for future projects of water supply systems. It was confirmed that, in addition to the characteristic curves in static condition, the characteristic curves in dynamic condition must also be considered, since they show different operating characteristics / Mestrado / Recursos Hidricos, Energeticos e Ambientais / Mestre em Engenharia Civil

Orientador: Jose Roberto Nunhez / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-24T18:12:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Peixoto_SimoneMariaCoimbra_M.pdf: 5964146 bytes, checksum: 8d9dc83b59e8adc5ad07e53b88e1c684 (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Os tanques de mistura são muito utilizados nas indústrias químicas para processar produtos de alto valor agregado. No entanto, apesar da sua grande importância nas indústrias químicas, poucas informações estão disponíveis sobre como o desempenho desses equipamentos é influenciado pela configuração mecânica do agitador, pelo tipo de superfície de troca térmica e pelo modo de operação. Um entendimento mais profundo destes fenômenos pode proporcionar meios de se otimizar projetos de reatores que sejam condizentes com uma melhor circulação interna do fluido e uma troca de calor mais eficiente. Este estudo tem o objetivo de estudar o arranjo geométrico de um tanque de mistura com um agitador tipo turbina Rushton e com serpentinas helicoidais para resfriamento conforme o trabalho sugerido por Oldshue e Gretton (1954), visto que até hoje este arranjo é utilizado por muitas indústrias nos projetos desses tanques. Trabalhos anteriores criticaram esta geometria porque este arranjo apresenta serpentinas posicionadas na altura da descarga do fluxo proveniente do agitador. Com as simulações realizadas neste estudo constatou-se que o arranjo do tanque com serpentinas pode sofrer modificações quanto à forma do tanque e ao arranjo do feixe de serpentinas, possibilitando a proposição de geometrias que proporcionam melhor mistura e controle de temperatura. Este trabalho utiliza o pacote computacional CFX-F3D para a realização das simulações. O modelo é bidimensional e o tanque opera em regime laminar. O pacote utiliza o método dos volumes finitos com variáveis colocalizadas e sistema de coordenadas "body-fitted" para resolver as equações do modelo. A comparação dos resultados obtidos, através de várias simulações de arranjos de serpentinas, permitiu a obtenção de um arranjo otimizado de serpentinas que apresenta um controle de temperatura mais eficiente e um melhor coeficiente de transferência de calor com minirnização dos gastos de energia / Abstract: Stirred tank reactors are extensively used in chemical industries to process low volume products of high value. Despite its importance, little is known about the performance of such systems. The mechanical configuration of the internals, in particular the impeller and the heat transfer surfaces, as well as mode of operation, have a deep effect in the flow. A deeper knowledge of the behaviour of such systems may provide ways to improve the mechanical designoThe aim of this study is to analyse the experimentalgeometry of a stirred tank reactor with a Rushton turbine impeller and helical coils according to the work of Oldshue and Gretton (1954), since this kind of configuration is still employed in reactor design in our days. Previous work criticised the experimental apparattus because it employs coils at the same height of the impeller blades. The simulated results showed that it is possible to modify vessel shape and coil helix which lead to designs consistent with better mixing and heat transfer. This work uses the CFX 4.1 fluid dynamics package for the calculations. The model calculates the three velocities in a two dimensional mesh for laminar flow. The software uses fínite volumes with colocalized variables and body fitted coordinates. Simulation results with varying vessel shapes and coil positions led to the determination of optimized designs with more efficient temperature control and better heat transfer coefficient, which allows reduced energy operating costs / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientadores: Marko Antonio Rojas Medar, Maria Angeles Rodriguez Bellido / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas. Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica / Made available in DSpace on 2018-08-04T14:33:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 VillamizarRoa_ElderJesus_D.pdf: 1860214 bytes, checksum: 00b73d5c74c2d58828f10d232dbe32fb (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Abordamos vários problemas relativos à existência, unicidade, regularidade e estabilidade de alguns sistemas de equações do tipo Navier-Stokes; Estudamos a existência de soluções ultra fracas para as equações de Boussinesq estacionárias, com condições de fronteira ouco regulares, do tipo Dirichlet para a velocidade e condições mistas do tipo Dirichlet e Neumann para a temperatura. Seguidamente provamos a existência de soluções tempo-periódicas brandas e fortes em domínios não limitados para as equações de Boussinesq de evolução em espaços de Lorentz. Via a teoria de semigrupos provamos resultados de existência global, comportamento assintótico e estabilidade das soluções para as equações de fluidos micropolares. Posteriormente consideramos uma classe de equações não lineares estacionárias abstratas em um espaço de Hilbert separável e mostramos algumas propriedades qualitativas relativas a esse modelo, entre elas, uma propriedade sobre a cardinalidade do conjunto das soluções do modelo abstrato em questão e uma propriedade de dependência contínua das soluções com respeito aos dados do problema. Finalmente provamos a existência de soluções fortes para as equações de Navier-Stokes com densidade variável em domínios espaciais não limitados / Abstract: The main objective of this work is to study the number of solutions of polynomial equations over finite fields. For that we used basic results on Character sums and on the number of solutions of a Quadratic Form. This approach uses elementary techniques even considering the increasing on computations. Therefore this method allowed us to study and determine formulae for the number of solutions of certain polynomial equations well known, without the need of more sophisticated tools. Among the applications of the obtained formulae, we have some examples of plane algebraic curves which number of rational points achieve the Weil bound, that is, maximal curves which are of great interest in code theory. In addition, other examples were obtained of projective manifolds over finite fields which number of points achieve the Weil-Deligne bound / Doutorado / Equações Diferenciais Parciais / Doutor em Matemática

Neste trabalho, são inicialmente discutidas as dificuldades referentes à obtenção de resultados numéricos para a operação de uma turbina Savonius independentes do grau de discretização, tamanho de domínio de cálculo e de máximo tempo físico simulado. Também são relatadas as divergências entre as metodologias numéricas e experimentais adotadas por diversos autores, que dificultam análises e comparações dos resultados obtidos por meio dessas metodologias com os resultados próprios obtidos. Devido a esses fatos, no presente trabalho, uma série de procedimentos experimentais e numéricos são realizados para efetuar análises do escoamento sobre uma turbina eólica Savonius. Nos experimentos em canal aerodinâmico, perfis de velocidade e parâmetros da turbulência são obtidos pela técnica de anemometria de fio quente. Medições com o uso de tubos de Pitot e manômetros eletrônicos são efetuadas para avaliar a variação da pressão e os perfis de velocidade média em posições selecionadas. Além de dados para análise, informações úteis para uso como condições de contorno nas simulações numéricas também são obtidas. Os fenômenos são reproduzidos através de simulações numéricas pelo Método de Volumes Finitos, que solucionam as equações da continuidade, de Navier-Stokes com médias de Reynolds e do modelo de turbulência k-ω SST. Análises experimentais e numéricas considerando o escoamento sobre um cilindro, que mantém semelhanças com o escoamento sobre o rotor, também são realizadas. Simulações numéricas do escoamento sobre o cilindro são efetuadas, fornecendo resultados representativos do escoamento real, quando geometrias tridimensionais são aplicadas na modelagem numérica. Nas simulações do escoamento sobre o rotor Savonius em condição estática, resultados representativos do escoamento real são obtidos com o uso de uma modelagem que leva em consideração a rugosidade das pás do rotor, estacionado na posição angular de 90°. Para posições angulares menores, não se obteve uma boa concordância entre os resultados experimentais e numéricos. A realização deste trabalho fornece informações úteis para a análise do fenômeno e tem potencial para contribuir com futuros trabalhos desse tema. / This research work initially presents a discussion about the difficulties related to obtaining numerical results for the operation of a turbine Savonius independent of the degree of discretization, calculation domain size and maximum physical time of the simulation. The differences between the numerical and experimental methodologies adopted by various authors difficult the analysis and comparisons of the results obtained through these methods with the results obtained by the methodology. Due to these facts, in this research work, a series of experimental and numerical procedures are performed to conduct analyzes of flow over a Savonius wind turbine. In the experiments on aerodynamic channel, velocity and turbulence profiles parameters are obtained by the technique of hot wire anemometry. Measurements using Pitot tubes and electronic manometers are made to evaluate the variation of pressure and mean velocity profiles at selected positions. In addition to data analysis, useful information for use as boundary conditions in the numerical simulations are also obtained. The phenomena are reproduced through numerical simulations by Finite Volume Method, that solve the equations of continuity, Reynolds-averaged Navier–Stokes equations and the equation of the turbulence model k-ω SST. Experimental and numerical analyzes considering the flow over a cylinder, which holds similarities with the flow over the rotor, are also performed. Numerical simulations of the flow over the cylinder are made, providing results representative of the actual flow when three-dimensional geometries are applied in numerical modeling. In flow simulations over the Savonius rotor in static condition, at 90°, representative results of the actual flow are obtained using a model that takes into account the roughness of the rotor blades. For smaller angular positions a good agreement between experimental and numerical results was not obtained. This work provides useful information for the analysis of the phenomenon and has the potential to contribute to future work on this theme.

Orientadores: Ana Maria Frattini Fileti, Sandra Lúcia da Cruz / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-18T11:17:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_RejaneBarbosa_M.pdf: 7186526 bytes, checksum: a1d9198f8a8453c6c0cc532057d71723 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: A cada ano cresce o número de tubulações transportando gases e líquidos, ocasionando a necessidade de aumentar a confiabilidade operacional dos dutos. Considerando a importância do monitoramento dos sistemas de tubulações, o presente trabalho tem por objetivo o desenvolvimento e teste de técnicas de detecção de vazamentos de gases em um sistema de tubulação, baseada nos métodos acústicos, visando à detecção e à determinação da magnitude dos vazamentos, além da localização dos mesmos através da utilização de redes neurais artificiais. Foram provocados vazamentos, com diferentes magnitudes de orifícios, em tubulação de ferro galvanizado de 60m e em tubulação flexível de 100 m de comprimento, transportando ar comprimido. Os ruídos sonoros dos vazamentos foram captados por microfone e analisados para as duas tubulações,sob diversas condições de pressão inicial do ar (2, 4 e 6 kgf/cm2) e de localização do vazamento.O microfone foi instalado no vaso de pressão,localizado no início da tubulação, e acoplado a uma placa de aquisição de dados num microcomputador. Os dados experimentais obtidos através deste microfone foram decompostos em ruídos de diferentes freqüências por meio de um circuito eletrônico de condicionamento de sinais. Para cada pressão inicial, a dinâmica destes ruídos no tempo foi utilizada como entrada do modelo neural para determinar a magnitude do vazamento provocado (saída do modelo). Quando detectada a existência do vazamento pelo primeiro modelo, um segundo modelo neural é acionado para a localização do mesmo na respectiva tubulação. O método de Levenberg- Marquardt com Regularização Bayesiana foi utilizado no treinamento dos modelos neurais.Através dos resultados obtidos observou-se que os vazamentos foram adequadamente detectados por método acústicos, para todos os orifícios utilizados. Entretanto, quando os vazamentos eram muito próximos (1,5 m), os sinais captados pelo microfone utilizado foram muito parecidos, dificultando a localização do mesmo pelo segundo modelo. Os resultados indicaram a grande potencialidade dos modelos desenvolvidos. Para a tubulação flexível, nas pressões 4 e 6 kgf/cm², e para todos os casos da tubulação rígida, os modelos neurais apresentaram 100 % de acerto na detecção. Quanto à predição da magnitude de vazamento, considerando que os dados de saída apresentados à rede neural se constituíam de números inteiros da medida em milímetros, efetuou-se o arredondamento da saída da rede neural e, verificou-se que desta forma, são anulados todos os erros ocorridos em todos os testes realizados. Em testes utilizando apenas a tubulação rígida, com ar comprimido a 6 kgf/cm², o modelo neural para determinar a localização do vazamento desempenhou um bom comportamento, caracterizando a predição do local com erro máximo de 0,6 m. Com o uso desta metodologia elimina-se a necessidade de monitoramento constante do operador humano na tela do computador, analisando os gráficos gerados pelos sinais acústicos, pois os modelos podem gerar um alarme informando a ocorrência, o tamanho e a localização do vazamento / Abstract: Every year the number of pipelines transporting gases and liquids increases, requiring improvements in the operating reliability of pipelines. Considering the importance of monitoring piping systems, the aim of the present work is to develop and test a technique to detect gas leaks in pipes, based on acoustic method, in order to determine the occurrence and the magnitude of leaks, besides locating the leakage, by using neural artificial networks. Leakages of distinct magnitudes were triggered in a 60m-galvanized iron pipe and in a 100m-flexible pipe, which transports compressed air. The audible noise, generated by leaks in both pipelines operating under different initial air pressures (2, 4 and 6 kgf/cm2) and for distinct locations, was captured by the microphone and then analyzed. The experimental data, obtained through a microphone installed inside the pressure vessel and connected to a data acquisition system, was decomposed by an electronic circuit into sounds of different frequencies. For each initial pressure employed, the dynamic of these noises in time was used as input to the neural model in order to determine the occurrence and magnitude of the leak (model output). Once detected the occurrence of a leakage, a second neural model is activated to determine its position in the pipeline. The method chosen for training the neural networks was the Levenberg-Marquardt with Bayesian Regularization. From the results, it was observed that the leaks were properly detected by the acoustic method in all situations. Nevertheless, there were similarities among captured signals from very close leakages (1.5m), which affected the location prediction from the model. The results indicated that the developed models were powerful tools for online monitoring rigid and flexible pipes. For the flexible pipe, using pressures 4 and 6 kgf/cm², and for all operating conditions of the iron pipe, the neural models showed 100% accuracy in leak detection. For the leakage magnitude prediction, whereas the output data presented to the neural network was integer numbers of the measurement (mm), the output of the neural network was rounded, vanishing the small decimal errors detected in all tests. In tests using only the iron pipeline, with compressed air at 6 kgf/cm2, the leak location prediction model performed well, pointing out the local with maximum error of 0.6 m. By using this methodology, the human operator will not need to monitor the graphics on computer screen because the neural models can strike an alarm for the leak occurrence, simultaneously displaying its magnitude and location / Mestrado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Eugênio Spanó Rosa / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-18T15:26:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lima_LuizEduardoMelo_D.pdf: 3018902 bytes, checksum: ac45ca48369c0c21398892fa2f7de5ac (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Escoamentos gás-líquido são frequentemente encontrados na natureza, bem como em diversas aplicações industriais. Na área de produção de petróleo, por exemplo, em sistemas de elevação natural ou artificial (gas-lift contínuo ou intermitente), gás e óleo escoam simultaneamente em tubulações. A previsão de escoamentos gás-líquido torna-se necessária à viabilidade técnica-econômica de muitos processos industriais, por exemplo, na indústria de petróleo devido ao aumento do consumo mundial de combustíveis e a descoberta de novos campos petrolíferos. Em escoamentos gáslíquido, as fases se distribuem espacialmente e temporalmente ao longo da tubulação dependendo das vazões, propriedades físicas das fases e das características da tubulação, entre outros parâmetros. A combinação destes fatores gera diversos padrões de escoamento gás-líquido que podem ser agrupados em três classes principais: disperso, separado e intermitente. Os principais objetivos deste trabalho são o desenvolvimento e a análise de uma modelagem unidimensional em regime permanente, baseada no modelo de mistura, que permita a simulação de escoamentos isotérmicos gás-líquido em tubulações com seção transversal circular constante, considerando a fenomenologia envolvida nestes escoamentos. Dentre as contribuições obtidas com a realização deste trabalho destacam-se: a identificação das vantagens e limitações do modelo; as análises de suas formulações, dos parâmetros de fechamento e de sensibilidade às variáveis relacionadas aos padrões; a proposição de um método de solução para um modelo fenomenológico de força de atrito na parede, aplicável aos diversos padrões de escoamento gás-líquido. Os resultados do modelo de mistura foram comparados contra dados experimentais do gradiente de pressão de escoamento nos padrões disperso, separado e intermitente, em diversas inclinações de tubo. Além disto, foram realizadas análises envolvendo transição de padrão de escoamento num tubo vertical. Os resultados obtidos demonstraram que o modelo de mistura captura de forma satisfatória o gradiente de pressão para os diversos padrões de escoamento gás-líquido, num único algoritmo de integração / Abstract: Gas-liquid flows are often found in nature as well as in various industrial applications. In the oil production, for example, in natural or artificial lift systems (continuous or intermittent gas-lift), gas and oil flow simultaneously in pipes. The prediction of gas-liquid behavior becomes necessary for technical and economic viability of many industrial processes, for example, the oil industry due to the increase of world oil consumption and the discovery of new oilfields. In gas-liquid flow, the phases are distributed spatially and temporally along the pipe depending on the flow rate, phase's physical properties and pipe characteristics, among other parameters. The combination of these factors creates different gas-liquid flow patterns that can be grouped into three main classes: dispersed, separated and intermittent. The main objectives of this work are the development and analysis of a steady one-dimensional modeling, based on the mixture model, which allows the simulation of isothermal gas-liquid flow in pipes with constant circular cross section, considering the phenomenology involved in these flows. Among the contributions obtained in this work stand out: to identify the advantages and limitations of the model; the analysis of their formulations, closing parameters and sensibility to variables related to the patterns; to propose a solution method for a phenomenological model of the wall friction force, applied to the different gas-liquid flow patterns. The mixture model results were compared against pressure gradient experimental data from flow in the dispersed, separated and intermittent patterns, in different pipe inclinations. In addition, it was performed an analysis of the flow pattern transition in a vertical pipe. The results showed that the mixture model captures satisfactorily the pressure gradient for different gas-liquid flow patterns, in a single integration algorithm / Doutorado / Termica e Fluidos / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientadores: Roger Josef Zemp, Paulo de Carvalho Tofani / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-03T15:26:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Veloso_MarceloAntonio_D.pdf: 10344720 bytes, checksum: e173f03cd07f8090cdc60aacf528de23 (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: O programa computacional P ANTERA-2 (Programa para Análise Termo-hidráulica de Reatores a Água, Versão 2), cujos fundamentos são descritos neste trabalho, efetua a análise por subcanais de feixes de varetas em conjunção com a simulação de múltiplos circuitos. O programa resolve simultaneamente as equações de conservação da massa, dos momentos axial e lateral e da energia para a geometria de subcanais acopladas com as equações de balanço que descrevem o escoamento de um fluido em um número arbitrário de circuitos de remgeração conectados a um vaso de pressão que contém o feixe. Atendo-se à formulação de subcanais, a estratégia computacional básica de P ANTERA-2 provém dos códigos COBRA, mas um método implícito alternativo de solução orientado para o campo de pressões é usado para resolver as aproximações de diferenças finitas das leis de balanço. Os resultados previstos pelo modelo de subcanais compreendem as distribuições de densidades, entalpias, vazões de massa e pressões nos subcanais. O modelo de circuitos prevê as vazões nos circuitos individuais, a vazão total através do vaso de pressão e as velocidades de rotação das bombas em função do tempo subseqüente à falha de qualquer número das bombas de circulação. Os transitórios de vazão nos circuitos podem ser ocasionados pelas perdas de potência elétrica, ruptura de eixos e travamento de rotores das bombas. As variações nas velocidades de rotação das bombas em função do tempo são determinadas através de um balanço de torques. A altura de recalque e o torque hidráulico das bombas são calculadas em função da velocidade e da vazão com duas curvas homólogas polares fornecidas ao programa na forma tabular. Para ilustrar a capacidade analítica de P ANTERA-2, três problemas-exemplo são apresentados e discutidos. Comparações entre resultados calculados e medidos indicam que o programa reproduz com boa precisão dados experimentais de temperaturas de saída de subcanais e de fluxos de calor críticos em feixes de 5x5 varetas. Observa-se támbém uma boa concordância entre as curvas teóricas previstas por P ANTERA-2 e valores medidos para as velocidades de rotação das bombas e vazões de massa nos circuitos primários da central nuclear Angra-2, quando suas quatro bombas principais são simultaneamente desligadas para simular o evento de declínio de vazão. Palavras-chave: análise por subcanais, código de subcanais, códigos cobra, análise de circuitos de escoamento, acidente de falha de bombas / Abstract: PANTERA-2 (from Programa para Análise Termo-hidráulica de Reatores a ÁguaProgram for Thermal-hydraulic Analysis of Water Reactors, Version 2), whose fundamentals are described in this work, is intended to carry out rod bundle subchannel analysis in conjunction with multiloop simulation. It solves simultaneously the conservation equations of mass, axial and lateral momentum, and energy for subchannel geometry coupled with the balance equations that describe the fluid flows in any number of coolant loops connected to A pressure vessel containing the rod bundle. As far as subchannel analysis is concemed, the basic computational strategy of P ANTERA-2 comes from COBRA codes, but an altemative implicit solution method oriented to the pressure field has been used to solve the finitedifference approximations for the balance laws. The results provided by the subchannel mode1 comprise the fluid density, enthalpy, flow rate, and pressure fields in the subchannels. The loop model predicts the individualloop flows, total flow through the pressure vessel, and pump rotational speeds as a function of time subsequent to the failure of any number of the coolant pumps. The flow transients in the loops may initiated by partial, total or sequentialloss of electric power to the operating pumps. Transient events caused by either shaft break or rotor locking may also be simulated. The changes in rotational speed of the pumps as a function of time are determined from a torque balance. Pump dynamic head and hydraulic torque are calculated as a function of rotational speed and volumetric flow from two polar homologous curves supplied to the code in the tabular form In order to illustrate the analytical capability of P ANTERA-2, three sample problems are presented and discussed. Comparisons between calculated and measured results indicate that the program reproduces with a good accuracy experimental data for subchannel exit temperatures and critical heat fluxes in 5x5 rod bundles. It is also observed a good correspondence between the theoretical curves predicted by P ANTERA-2 and measured values for pump rotational speeds and mass flow rates in the primary loops of Angra-2 nuclear power plant, when the four main coolant pumps are simultaneously switched off to simulate the flow decline evento / Doutorado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Doutor em Engenharia Química

Orientadores: Reinaldo Wilson Vieira, Jorge Humberto Nicola / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Médicas / Resumo: A circulação extracorpórea (CEC) utiliza-se de um conjunto de máquinas, aparelhos e circuitos, associados a técnicas que permite o isolamento temporário de coração e pulmões. Estudar o comportamento do sangue dentro destes elementos utilizados pela CEC sem alterar substancialmente o seu curso requer técnicas avançadas. A Velocimetria Doppler Laser (VDL) tem se mostrado ideal para estes procedimentos por ter seus sinais de natureza óptica. Dentre as diversas reações suscitadas ao organismo pelo uso da CEC, que produzem alterações do equilíbrio fisiológico de natureza hemodinâmica, fisica e química, ressaltamos, neste estudo, as alterações fisicas geradas pelo trauma mecânico softido pelas células do sangue, principalmente as hemáceas.Objetivos: 1. Estudar e caracterizar os fluxos gerados por bombas centrífugas e de roletes. 2. Estabelecer condições ideais para estudos de turbulência e estagnação do sangue em componente passivo da circulação extracorpórea. 3. Validar a Velocimetria Doppler Laser como método de estudo de componente utilizado em circulação extracorpórea (reservatório de cardioplegia sangüínea), visando a otimização de projeto de tal componente.Material e Método: Foram realizadas medidas não invasivas de velocidades, utilizando um Velocímetro Doppler Laser, de duas dimensões em um equipamento utilizado na CEC denominado reservatório de cardioplegia sangüínea, que nada mais é que um trocador de calor casco e tubo. Utilizamos como fluido a mistura de 36% de solução de glicerina em água, por ser um fluido com características fisicas (viscosidade e densidade) equivalentes ao do sangue. A visualização foi obtida por meio de suspensão de partículas de poliamida de diâmetro de 5 _m no líquido movimentado por uma bomba centrífuga. Resultados e Conclusões : O caráter oscilante do fluxo de uma bomba de roletes é bastante significativo, enquanto que o fluxo produzido por uma bomba centrífuga é bastante constante. Isto foi possível ser verificado por medidas com o velocímetro Doppler laser. Tal resultado permite para experimentos relacionados à turbulência e estagnação em um componente de circulação extracorpórea, a eleição da bomba centrífuga como ideal. A técnica, não invasiva, de velocimetria Doppler laser, devidamente adaptada aos componentes de circulação extracorpórea, associada ainda a defmições e convenções para o fluxo de um líquido hidrodinamicamente semelhante ao sangue, se mostra ideal para estudo de turbulência e estagnação em componentes passivos da circulação extracorpórea. Observamos que não há grandes variações do perfil do escoamento dentro do reservatório de cardioplegia em função dos fluxos utilizados. Por outro lado observamos que as velocidades dentro do reservatório aumentam com o aumento do fluxo, guardando um padrão de semelhança entre as situações equivalentes para os diferentes fluxos, pois há uma pequena impedância no caminho do fluxo, o que nos dá uma idéia da localização de zonas de grande turbulência. Há também confluência de fluxo, representando uma zona de estagnação do fluido, e as demais zonas podem ser definidas como normais ou de baixa turbulência, o que valida a Velocimetria Doppler a Laser como método de estudo para otimização dos componentes descartáveis utilizados em circulação extracorpórea / Made available in DSpace on 2018-08-03T15:30:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Antunes_Nilson_M.pdf: 10886553 bytes, checksum: 307f8538bb6690d26bbc4fc2e77b7339 (MD5) Previous issue date: 2002 / Abstract: Introduction: Cardiopulmonary bypass ( CBP ) associates techniques that allow a temporary cardiopulmonary isolation through utilization of a set of machines, devices and circuits. Sophisticated techniques must be applied in order to study blood behavior inside cardiopulmonary bypass system without interference. The Laser Doppler Velocimetry (LDV) uses light as source for velocity measurements and therefore, appears to be the ideal method for tOOt kind of study. Among several disturbs induced by CBP that can lead to physiologic, hemodynamic, chemical and physical imbalance, physical alterations created by mechanical trauma over blood cells have received special attention on this study. Objectives: 1. To study and describe the flow generated by centrifugal and roller pumps. 2. To establish ideal conditions for the observation of blood turbulence and stagnation inside passive components of CBP. 3. To validate Laser Doppler Velocimetry as an adequate method of study for CBP components. Material and Method: A Laser Doppler Velocimeter was utilized to measure velocity in two dimensions inside blood cardioplegia reservoir, a shell and tube heat exchanger component of CBP. A blender of 36% glycerin water solution was used because of its similarity with blood. Observation was obtained through dislocation by a centrifugal pump of a 5 µm polyamide partic1es fluid suspension. Results aod Cooclusioos: Flow created by the roller pump has significant oscilattory characteristics. Flow produced by centrifugal pump is linear. The technique of Laser Doppler Velocimetry might permit comprehension of fluid drainage behavior under conditions developed on this study. These results indicate centrifugal pump as the ideal one Non-invasive Laser Doppler Velocimetry, well adapted to CPB components and associated to measure flow of hydrostatically blood-like fluid is ideal for study of fluid turbulence and stagnation inside passive CPB components. No great variations were observed on drainage profile inside cardioplegia reservoir related to type of flow employed. On the other hand, velocity inside the reservoir grew higher as flow increased, maintaining a similar pattern between equivalent situations with different flows, because there is mild impedance on the flow pathway, that leads to identification of severe turbulence zones. There have been observed, in a commercial heat exchanger, zones of flow confluence, representing flow stagnation area, and the remainder were defined as normal and low turbulence zones, which therefore attests Laser Doppler Velocimetry as a method of study for improvement of non reusable components of CBP / Mestrado / Cirurgia / Mestre em Cirurgia

Orientador: Leonardo Goldstein Junior / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-03T16:15:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Reis_Emersondos_D.pdf: 6688906 bytes, checksum: caaf00f56924878990e55925f4a1f55a (MD5) Previous issue date: 2003 / Doutorado

Grades da tomada dágua de usinas hidroelétricas são equipamentos de grande importância porque são responsáveis pela proteção das turbinas hidráulicas contra impacto de corpos flutuantes. Tais estruturas estão submetidas à ação de cargas dinâmicas oriundas do escoamento da água através das barras. O objetivo do presente trabalho é analisar grades submetidas à ação de fluxo de água. Ou seja, analisar as respostas da estrutura e o comportamento do escoamento da água utilizando os cálculos de dinâmica de estruturas acopladas às técnicas de dinâmica de fluidos computacional (CFD). Para a elaboração destas análises, foi utilizado o software comercial CFX versão 14. Tais análises foram elaboradas mediante o processo de interação fluido-estrutura. Primeiramente, um modelo estrutural simplificado das barras verticais das grades é elaborado a partir de dados de projetos conhecidos. A partir deste modelo define-se um volume de controle que representa o escoamento do fluido. Devido ao número de Reynolds calculado, utiliza-se o modelo de turbulência para obtenção dos resultados tais como tensões e deslocamentos nas barras verticais, e perfil de velocidades do escoamento. Considerando o modelo proposto, foram elaboradas análises com sete diferentes valores de velocidade de modo a comparar os dados calculados numericamente através do método de elementos finitos com valores obtidos experimentalmente. A partir do modelo verificado, é apresentada uma análise de uma grade inclinada submetida a um fluxo paralelo. / Trashracks are very important equipment because they are responsible for protecting turbines of hydroelectric plants against floating bodies. These structures are subjected to the action of dynamic loads due to the water flow through the vertical and horizontal bars. The objective of this study was to analyze trashracks submitted by action of water flow. In other words, to analyze the responses of the structure and the behavior of water flow using dynamic of structures calculations coupled with computational fluid dynamics techniques (CFD) for a turbulent regime, through the use of commercial software CFX version 14. This analysis is elaborated by the process of fluid structure interaction. First of all, a simplified structural model of vertical bars is defined from other similar projects. For this model is defined a volume of control that represents fluid flow. Due to the Reynolds number calculated, it is utilized a turbulence model in order to obtain the results. These results are: stresses and displacements of vertical bars; and profile of velocities of flow. The results are analyzed and discussed. After that, considering the simplified model, analyzes with seven different values of speed are executed in order to compare the results between the data calculated numerically by finite elements method, and the values obtained experimentally. Considering the model verified, an analysis, of an inclined trashrack subjected to a parallel flow, is presented.