Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-04-10T14:42:57Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_InfluenciaConveccaoTermossolutal.pdf: 2004245 bytes, checksum: ffa9b9a4cf0968080a0cf43f957949cf (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2014-08-29T16:35:23Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_InfluenciaConveccaoTermossolutal.pdf: 2004245 bytes, checksum: ffa9b9a4cf0968080a0cf43f957949cf (MD5) / Made available in DSpace on 2014-08-29T16:35:23Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_InfluenciaConveccaoTermossolutal.pdf: 2004245 bytes, checksum: ffa9b9a4cf0968080a0cf43f957949cf (MD5) Previous issue date: 2011 / Este trabalho apresenta um estudo teórico-experimental sobre os efeitos da convecção termossolutal sobre os espaçamentos dendríticos primários de ligas hipoeutéticas Sn-Pb. Assim, um dispositivo experimental de configuração horizontal refrigerado a água foi construído e amostras do referido sistema de ligas foram solidificadas direcionalmente sob condições transientes de extração de calor. Um método teórico-experimental é aplicado para determinar as velocidades de deslocamento da isoterma liquidus, os gradientes térmicos e as taxas de resfriamento. São também apresentados resultados para os respectivos coeficientes de transferência de calor na interface metal/molde os quais foram calculados a partir de uma análise comparativa realizada entre os perfis experimentais de temperatura e valores teóricos fornecidos por um método numérico baseado em volumes finitos. Alguns modelos teóricos para a previsão dos espaçamentos dendríticos primários são comparados com os resultados experimentais obtidos. Finalmente, um estudo comparativo é realizado entre resultados encontrados neste trabalho e aqueles apresentados na literatura para os espaçamentos dendríticos primários das ligas Sn-Pb investigadas quando solidificadas direcionalmente nos sistemas verticais ascendente e descendente, sob as mesmas condições. A análise das microestruturas indica que os espaçamentos dendríticos primários são bastante influenciados pela direção de crescimento do sólido. / In order to investigate the effect of thermosolutal convection on the primary dendritic spacings of Pb–Sn hypoeutectic alloys, horizontal directional solidification experiments have been carried out. For this purpose, a water-cooled solidification experimental apparatus was developed and specimens were solidified in unsteady state heat flow conditions. A combined theoretical and experimental approach is developed to quantitatively determine the solidification thermal parameters: tip growth rates, thermal gradients and cooling rates. The results also include transient metal/mold heat transfer coefficients, determined from comparisons between the experimental thermal profiles in castings and the simulations provided by a finite difference heat flow program. A comparison between theoretical models that predict primary dendritic spacings with the experimental results generated in this study is conducted. A comparative study between some experimental data of this work and those from the literature proposed to predict the primary dendritic spacings during upward and downward vertical unsteady-state directional solidification of Sn–Pb alloys have is presented. The observation of the microstructures has indicated that the primary dendritic spacings have been affected by the direction of growth, increasing in conditions of horizontal solidification when compared with those obtained during upward and downward vertical solidification of Sn–Pb hypoeutectic alloys analyzed.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-04-10T14:58:21Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_InfluenciaConveccaoTermossolutalTransicao.pdf: 2204906 bytes, checksum: 2bc5a125c92523dbc9596176a8c07623 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2014-08-29T16:58:20Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_InfluenciaConveccaoTermossolutalTransicao.pdf: 2204906 bytes, checksum: 2bc5a125c92523dbc9596176a8c07623 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-08-29T16:58:20Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_InfluenciaConveccaoTermossolutalTransicao.pdf: 2204906 bytes, checksum: 2bc5a125c92523dbc9596176a8c07623 (MD5) Previous issue date: 2011 / FAPESPA - Fundação Amazônia de Amparo a Estudos e Pesquisas / CVRD - Companhia Vale do Rio Doce / A relação entre macroestrutura e propriedades mecânicas de um material tem sido objeto de intensa investigação pois o tamanho dos grãos, a orientação cristalina e a distribuição dos mesmos exercem influência direta no comportamento mecânico dos produtos acabados. Assim, o entendimento dos fatores que influenciam a formação das zonas estruturais coquilhada, colunar e equiaxial nos materiais fundidos como, por exemplo, o sistema de liga, composição da liga, temperatura de vazamento, temperatura do molde, material do molde, coeficientes de transferência de calor na interface metal/molde, taxa de resfriamento, gradientes térmicos, dimensão da peça, presença de convecção no líquido, transporte de soluto, etc é de fundamental importância para a melhoria da eficiência do processo de fundição envolvido. Com base no conhecimento dos princípios termofísicos em que essas zonas são formadas, é possível manipular de forma bastante razoável a estrutura dos produtos fundidos e, conseqüentemente, as propriedades mecânicas dos mesmos. Tendo como principal foco a análise da mudança da zona colunar para a equiaxial, este trabalho apresenta um estudo teórico-experimental sobre a transição colunar/equiaxial (TCE) das ligas hipoeutéticas Al- 3%Si, Al-7%Si Al-9%Si solidificadas unidirecionalmente em um dispositivo horizontal refrigerado a água sob condições transientes de fluxo de calor. A condição de contato térmico na superfície de extração de calor foi padronizada como sendo polida. Os perfis térmicos foram medidos em diferentes posições do lingote e os dados foram armazenados automaticamente. Um método numérico é utilizado na determinação de variáveis térmicas de solidificação como coeficientes de transferência de calor na interface metal/molde (hi), velocidades das isotermas liquidus (VL), gradientes térmicos (GL) e taxas de resfriamento (TR) que influenciam diretamente a referida transição estrutural. Os resultados teóricos e experimentais apresentaram boa concordância. Um estudo comparativo entre os resultados obtidos neste trabalho e valores propostos na literatura para analisar a TCE durante a solidificação unidirecional vertical ascendente sob condições transientes de extração de calor das ligas investigadas, também é apresentado. / The macrostructure of cast ingots consists of three different zones, that is, the chill, columnar, and equiaxed zones respectively. The origin of each one has been the subject of numerous experimental and theoretical researches in the field of metallurgy because of the well-known correlation between grain structures and mechanical properties. The structure is almost determined in the solidification process, so it is essential to control the solidification process. Despite this effort there is as yet no way that the macrostructure of an ingot can be predicted nor even any clear agreement on how the columnar to equiaxed transition (CET) actually occurs. The CET during solidification has been studied for many years and experimental observations show that the position of the CET and the size of the equiaxed grains is dependent on thermal conditions associated with the casting process including alloy system, alloy composition, melt superheat, mold temperature, mold material, heat-transfer coefficients at the metal-mold interface, cooling rate, casting size, melt convection, transport of solute, and the concentration of nucleating particles. The objective of this contribution is the presentation of experimental results on the CET in three hypoeutectic Al-Si alloys during the horizontal unsteady-state directional solidification in a cooled mold. The thermal contact condition at the metal/mold interface was also standardized with the heat extracting surface being polished. Thermocouples have been connected with the metal, and the time– temperature data have been recorded automatically. A combined theoretical and experimental approach is applied to quantitatively determine the solidification thermal parameters such as transient heat-transfer coefficients, tip growth rates, thermal gradients, and cooling rates which affect the structure transition. The experimental and calculated values have shown a very good agreement. A comparative study between the results of this article and those from the literature proposed to investigate the CET during upward vertical solidification of Al-Si hypoeutectic alloys is also presented.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-04-11T12:08:27Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_InfluenciaParametrosTermicos.pdf: 3274679 bytes, checksum: 67a56351708ea6a0728c738561741289 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2014-08-29T17:08:58Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_InfluenciaParametrosTermicos.pdf: 3274679 bytes, checksum: 67a56351708ea6a0728c738561741289 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-08-29T17:08:58Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_InfluenciaParametrosTermicos.pdf: 3274679 bytes, checksum: 67a56351708ea6a0728c738561741289 (MD5) Previous issue date: 2007 / CEFET/PA - Centro Federal de Educação Tecnológica do Pará / O principal objetivo deste trabalho é desenvolver um estudo teórico/experimental sobre a influência dos parâmetros térmicos de solidificação (V L e T) na transição colunar/equiaxial das ligas Sn 5%Pb, Sn 15%Pb, Sn 20%Pb e Sn 25%Pb sob condições de solidificação unidirecional horizontal refrigerada à água. Inicialmente, são calculadas experimentalmente as velocidades da isoterma líquidus e as taxas de resfriamento das ligas em questão cujos resultados são comparados com as previsões teóricas de um modelo numérico. Em seguida, a posição da transição colunar/equiaxial é determinada por meio da análise macroestrutural assim como são avaliados os efeitos impostos por correntes convectivas devido ao efeito do soluto no comportamento da transição colunar/equiaxial das referidas ligas. Finalmente, é realizado um estudo experimental comparativo para as ligas estudadas quando solidificadas unidirecionalmente em diferentes sistemas refrigerados à água. / This work carry out a theoretical experimental study about the influence of solidification thermal parameters on the columnar to equiaxed transition of Sn 5%Pb, Sn 15%Pb, and Sn 20% Pb and Sn 25% Pb alloys during the horizontal unidirectional solidification process cooled by water which considers the solute convection effects. The tip growth rates and cooling rates have been experimentally calculated and the obtained results are compared with those of a numerical model. The columnar to equiaxed transition position is determined through the macrostructure characterization of the studied alloys. The experimental results have shown that the thermosolutal convection influences the CET occurrence. Finally, a comparative experimental study is done for the studied alloys when directionally solidified in different water-cooled systems.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-04-14T13:37:05Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_ModeloTurbulenciaBaseado.pdf: 1840780 bytes, checksum: 6cb6082deeb8bf5bd70be7bdf92468ed (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2014-09-01T14:26:20Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_ModeloTurbulenciaBaseado.pdf: 1840780 bytes, checksum: 6cb6082deeb8bf5bd70be7bdf92468ed (MD5) / Made available in DSpace on 2014-09-01T14:26:20Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_ModeloTurbulenciaBaseado.pdf: 1840780 bytes, checksum: 6cb6082deeb8bf5bd70be7bdf92468ed (MD5) Previous issue date: 2011 / FAPESPA - Fundação Amazônia de Amparo a Estudos e Pesquisas / O fenômeno da turbulência está presente na maioria dos escoamentos observados na indústria e na natureza. Muitas são as considerações a respeito das dificuldades relacionadas à caracterização dos escoamentos turbulentos. Uma das muitas questões trata do procedimento de análise do problema através da descrição estatística dos campos por grandezas “médias”, o que leva ao problema de fechamento e à modelagem do tensor de Reynolds, normalmente com modelos baseados no conceito de viscosidade turbulenta. Os modelos de turbulência já existentes apresentam algumas deficiências na previsão do escoamento, além de outras limitações, o que justifica a busca por novas abordagens para o tratamento da turbulência. Neste trabalho, o problema de fechamento é tratado segundo a modelagem turbulenta baseada no conceito de viscosidade turbulenta. Um novo modelo de turbulência é proposto, que admite a existência de vórtices imersos no escoamento e aplica conceitos e definições relacionados à identificação de vórtices, com o uso do critério de identificação Q , que caracteriza a região do escoamento ocupada pelo vórtice. Propõe-se a investigação da aplicabilidade do critério Q em conjunto com o modelo k − ε , para o desenvolvimento de um novo modelo de turbulência chamado k − ε −Q . Validou-se a aplicabilidade do modelo através de um código numérico computacional para tratamento de escoamentos turbulentos. A solução numérica foi obtida através da discretização do domínio fluido, utilizando o método de volumes finitos e o método multigrid foi utilizado para resolver o sistema linear resultante. Como verificação, foi utilizado este modelo de turbulência para simular o escoamento em uma cavidade quadrada com tampa deslizante e o escoamento turbulento sobre um degrau. Os resultados obtidos foram confrontados com dados experimentais e demonstraram que o modelo aqui proposto se apresenta mais eficiente que o clássico modelo k − ε , no tratamento da turbulência nesses dois problemas clássicos. / The turbulence is present in most of the flows observed in industry and nature. There are many considerations regarding the difficulties related to the characterization of turbulent flows. One of the many issues regarding the procedure of analyzing the problem through the statistical description of the fields, which leads to the problem of closure and the modeling of the Reynolds tensor, usually with models based on the turbulent viscosity concept. The turbulence models have some shortcomings in predicting the turbulent flow field, which justifies the research of new approaches to treatment turbulence. In this work, the problem of closure is treated using the modeling based on the concept of turbulent viscosity. The proposed new turbulence model admits the existence of vortexs immersed in the flow and applies concepts and definitions related to the identification of this structure, using the Q - criteria that characterizes the region of flow occupied by the vortex. It is proposed to investigate the applicability of this model, resulting in a new turbulence model called k − ε −Q . The model applicability is evaluated through a numerical code for computational treatment of turbulent flows. The numerical solution was obtained by discretization of the fluid domain, using the finite volume method and the multigrid method was used for solving the resulting linear system. As benchmark, we used the turbulence model to simulate the flow in a square cavity with sliding lid and turbulent flow over a backward-facing step. The results were compared with some experimental data and demonstrated that the model proposed here appears to be more effective than the classical k − ε in the treatment of turbulence in these two problems.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-04-08T17:15:22Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_EfeitoAdicoesNi.pdf: 5757867 bytes, checksum: 8a77abd3b782bdae2352df421372bf23 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2014-09-01T15:39:57Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_EfeitoAdicoesNi.pdf: 5757867 bytes, checksum: 8a77abd3b782bdae2352df421372bf23 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-09-01T15:39:57Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_EfeitoAdicoesNi.pdf: 5757867 bytes, checksum: 8a77abd3b782bdae2352df421372bf23 (MD5) Previous issue date: 2013 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Este trabalho estudou a influência dos teores dos solutos Mg e Ni na modificação das propriedades térmicas, elétricas e mecânicas de uma liga Al-Cu-Fe para aplicação como condutor de energia elétrica. Para a realização do presente estudo, as ligas foram obtidas por fundição unidirecional horizontal, a partir da base do alumínio de pureza comercial com adição dos teores 0,05%p Cu e [0,24 a 0,28]%p Fe. Tal base foi modificada em uma primeira etapa com teores de 0,45, 0,60 e 0,80%p Mg. As ligas obtidas com estes teores tiveram suas propriedades estudadas para que se selecionasse um teor de Mg para posterior adição de Ni à liga. O estudo destas propriedades na primeira etapa passou pela análise das propriedades térmicas: velocidade de solidificação (VL) e taxa de resfriamento (Ṫ). A caracterização elétrica estudou a propriedade condutividade elétrica (φ) e o levantamento das propriedades mecânicas: limite de resistência à tração (σ) e microdureza Vickers (HV). A liga com adição de Ni passou por tratamentos térmicos de envelhecimento, por 1, 4 e 8h. Estas amostras foram analisadas em um microscópio eletrônico de varredura - MEV pelos sinais de elétrons retroespalhados – ERE e espectroscopia de energia dispersiva – EDS. Como resultados do estudo, encontrou-se que adições de Mg influenciaram significativamente a viscosidade das ligas, elevando as velocidades de solidificação nos instantes finais. Os ensaios de microdureza das amostras envelhecidas mostraram que houve um acréscimo significativo de dureza na quarta hora de envelhecimento, da mesma forma que as análises de EDS mostraram que a concentração de Ni também elevou-se nesta condição de tratamento. / This work studied the influence of Mg and Ni solute content on the modification of the thermal, electrical and mechanical properties of an Al-Cu-Fe alloy for application as an electrical conductor. To realize the present study, the alloys were obtained by unidirectional horizontal casting, starting from the commercial pure aluminum with the addition of 0.05wt% Cu and [0.24 to 0.28]wt% Fe content. This basis was modified on a first stage with 0.45, 0.60 and 0.80wt% of Mg content. The alloys obtained with these contents had its properties studied for the selection of a Mg content for further Ni addition at the alloy. The study of these properties on the first stage passed through the analysis of the thermal properties: growth rate (VL) and cooling rate (Ṫ). The electrical characterization studied the electrical conductivity property (φ) and the following mechanical properties were determined: ultimate tensile strength (σ) and Vickers microhardness (HV). The alloy which has Ni additions passed through ageing heat treatments of 1, 4 and 8 hours. These samples were analyzed in a scanning electron microscope – SEM by the electrons backscattered – EBS and energy dispersive spectroscopy – EDS signals. As a result of the research, it was found that Mg additions had significantly influenced the alloys viscosity, increasing its growth rates at the final moments of the solidification. The microhardness tests for the aged samples showed that they suffered a significant gain of hardness at the fourth hour of ageing, also, the EDS analysis showed that Ni content increased at the same treating conditions.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-04-14T15:04:45Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_VariaveisTermicasSolidificacao.pdf: 3783156 bytes, checksum: 09439df2a825bda18e3a37c1e6addeb0 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2014-09-01T16:25:46Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_VariaveisTermicasSolidificacao.pdf: 3783156 bytes, checksum: 09439df2a825bda18e3a37c1e6addeb0 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-09-01T16:25:46Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_VariaveisTermicasSolidificacao.pdf: 3783156 bytes, checksum: 09439df2a825bda18e3a37c1e6addeb0 (MD5) Previous issue date: 2008 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / No presente trabalho, é realizada uma seqüência de experimentos com ligas hipoeutéticas Al-Ni para analisar a solidificação unidirecional vertical ascendente em condições transitórias de fluxo de calor. Abordagens experimentais são desenvolvidas para a determinação quantitativa de variáveis térmicas de solidificação, tais como: tempos locais de solidificação; velocidades de deslocamento das isotermas liquidus; taxas de resfriamento à frente da isoterma liquidus e gradientes térmicos à frente da interface sólido / líquido. O trabalho analisa também a dependência dos espaçamentos dendríticos secundários em relação às variáveis térmicas de solidificação e ao teor de soluto das ligas, além de relacionar estes parâmetros com a resistência à corrosão destas ligas. Esses parâmetros dendríticos experimentais, referentes à solidificação das ligas Al - 1, 1,4 e 1,8 % Ni, não puderam ser comparados com os principais modelos teóricos de crescimento dendrítico da literatura, pois, para as ligas em estudo há uma escassez de propriedades termofísicas, impossibilitando assim esta comparação. O comportamento corrosivo é analisado pela técnica de polarização potenciodinâmica e técnica de polarização potenciodinâmica cíclica conduzidas em solução de 3,5% NaCl em temperatura ambiente, estruturas dendríticas mais grosseiras tendem a aumentar as taxas de corrosão das ligas hipoeutéticas do sistema Al-Ni. Os resultados experimentais obtidos através de ensaios de corrosão são correlacionados com a microestrutura dendrítica. Dessa forma, são determinadas tendências experimentais de crescimento dendrítico e resistência à corrosão para a solidificação unidirecional vertical ascendente. / In this research is carried out a sequence of experiments with Al-Ni hypoeutectic alloys to analyze the upward vertical directional solidification on transient conditions of heat flow. Experimental approaches were developed to quantitative the thermal variables of solidification, as follow: local time solidification; dislocation rate of liquidus isotherms, tip cooling rates and thermal gradients. This study analyzes the dendrite secondary arms spacing in relation to solidification thermal variables and to alloy composition, beyond link these parameters with corrosion resistance of these alloys. These experimental dendrite parameters, concerning to alloys solidification as Al - 1, 1,4 and 1,8%Ni, couldn’t be compared with the main theoretical model of dendrite growth by others researches, because, to alloy studied there shortage of thermophysic properties, impossible this comparison. The corrosive behavior is analyzed by potentiodynamic polarization technique and cyclic polarization technique lead into 3,5%NaCl solution on room temperature, coarse structure dendritics tend to increase the corrosion rates of Al-Ni hypoeutectic alloys. The experimental results obtained by the corrosion tests were correlated with dendrite microstructure. This way, experimental tendencies of growth dendrite were determined to upward vertical directional solidification.

Submitted by Nathalya Silva (nathyjf033@gmail.com) on 2017-04-24T20:07:11Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_AnaliseExperimentalNumerica.pdf: 6987325 bytes, checksum: 645c8d49c79a3a61cbac9adfd10bded9 (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-04-26T14:19:15Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_AnaliseExperimentalNumerica.pdf: 6987325 bytes, checksum: 645c8d49c79a3a61cbac9adfd10bded9 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-26T14:19:15Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_AnaliseExperimentalNumerica.pdf: 6987325 bytes, checksum: 645c8d49c79a3a61cbac9adfd10bded9 (MD5) Previous issue date: 2012-03 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / FAPESPA - Fundação Amazônia de Amparo a Estudos e Pesquisas / Os leitos fluidizados gás-sólido possuem grande importância na indústria de processamento, em função de apresentar um bom efeito de mistura entre as fases, além de altas taxas de transferência de calor e massa, necessitando para isso baixo consumo de energia. Alguns exemplos típicos de aplicações industriais desse equipamento podem ser encontrados em processos que envolvem reações catalíticas, regeneração catalítica, ou ainda a combustão e gaseificação de carvão. O entendimento do comportamento fluidodinâmico deste equipamento é de fundamental importância para que o leito fluidizado possa ser adaptado a novas condições de uso. A literatura reporta diversos estudos com leito fluidizado, relatando variadas contribuições já incorporadas ao conhecimento da operação do mesmo. A ferramenta de CFD (Computational Fluid Dynamics) tem se mostrado uma boa alternativa para entendimento da operação deste equipamento. A utilização do modelo Euleriano granular multifásico juntamente com equações de conservação da massa, energia e movimento, para cada uma das fases presentes, tem gerado êxito quando aplicada a leitos fluidizados. De forma geral, este trabalho teve por objetivo estudar o comportamento do escoamento fluidodinâmico de esferas de vidro e alumina em um leito fluidizado convencional do tipo gás-sólido, variando os modelos de arraste de Gidaspow, Syamlal-O’Brien e Wen-Yu, bem como os modelos de turbulência K-e RSM. De forma mais específica, o trabalho buscou avaliar o comportamento fluidodinâmico das partículas no equipamento, através do monitoramento dos parâmetros fluidodinâmicos mais importantes, dentre os quais podemos destacar a velocidade de mínima fluidização do mesmo, a queda de pressão do equipamento na mínima fluidização, sua porosidade e a expansão do leito de partículas, também na mínima fluidização. Os testes experimentais foram comparados com simulações numéricas utilizando a ferramenta de CFD, onde se observou boa concordância dos resultados simulados frente aos resultados experimentais. / The gas-particle fluidized beds have great importance in the processing industry, due to have a good effect of mixing between the phases, and high rates of heat and mass transfer, requiring it to lower power consumption. Some typical examples of industrial applications of this equipment can be found in processes involving catalytic reactions, catalyst regeneration, or the combustion and coal of gasification. The understanding of the fluid dynamic behavior of this equipment is of fundamental importance for the fluidized bed can be adapted to new conditions. The literature reports several studies of fluidized bed, reporting varied contributions already incorporated the knowledge of the operation. The CFD (Computational Fluid Dynamics) tool has proved a good alternative for understanding the operation of this equipment. The use of multiphase granular Eulerian model together with the conservation equations of mass, energy and momentum for each of the phases present, has shown success when applied to fluidized beds. Overall, this work is to study the behavior of the fluid dynamic flow of glass beads and alumina in conventional fluidized bed type gas-solid, varying models Gidaspow, Syamlal-O’Brien and Wen-Yu, as well as Turbulence Models K-ε and RSM. More specifically, the work seeks to study the behavior of the fluid-dynamic equipment, by monitoring the most important fluid-dynamic parameters, among which we highlight the minimum fluidization velocity of the same, the pressure drop at minimum fluidization equipment, its porosity and expansion of the bed particles, also at minimum fluidization. Experimental tests were compared with numerical simulations using CFD (Computational Fluid Dynamics) tool, in which good agreement of the simulated results compared to experimental results.

Apresenta-se uma avaliação técnico-econômica para o préaquecimento solar da água de reposição em caldeiras de sistemas de vapor abertos. São empregados, para compor um estudo de caso, os dados de uma indústria de laticínios de médio porte situada próximo da cidade do Rio de Janeiro. Quarenta e oito simulações computacionais do sistema de aquecimento solar (SAS) foram realizadas em TRNSYS, correspondendo aos 5% melhores resultados econômicos de uma série de 2.700 simulações mais simples (método φ-f-chart), programados em MATLAB. Foram empregados dados horários de ano típico meteorológico (TMY) para a cidade do Rio de Janeiro. O ganho econômico foi baseado no consumo evitado dos três combustíveis mais comuns na indústria de laticínios, enquanto o custo de investimento foi composto a partir de valores comerciais e da literatura. Os resultados da avaliação econômica mostraram-se desfavoráveis para a substituição de óleo combustível, favoráveis no caso de caldeiras a gás natural, condicionado a existência de subsídios, e bem competitivos para a substituição de GLP. A eficiência térmica do sistema mostrou ser o parâmetro técnico chave para o desempenho econômico, consequentemente, uma vez que a eficiência se mostrou inversamente proporcional tanto ao volume do reservatório quanto à área de coletores, não há uma configuração ótima para o sistema. Não obstante, os resultados permitiram a proposição de políticas públicas para incentivar o uso da energia solar na indústria leiteira e, consequentemente, contribuir para a preservação ambiental. / It is presented a technical and economical feasibility assessment of solar preheating of steam boiler feed water for opened vapor systems. Data from a medium sized dairy industry near Rio de Janeiro city, in Brazil, is used to compose a case study. Forty eight solar heating system (SAS) computer simulations were carried out in TRNSYS, for a range of design parameters corresponding to the 5% best economical results of a series of 2700 simpler simulations (φ,f-chart method), programmed on MATLAB. Rio de Janeiro typical meteorological year (TMY) hourly weather data was used. Revenue was based on the avoided consumption of the three most used fuels on dairy industries, while investment cost was composed from both commercial and literature values. Economical assessment results showed unfavorable for the displacement of fuel oil, favorable for substituting natural gas, provided subsidizing, and well competitive against LPG. Systems thermal efficiency showed to be the key technical factor for economical performance, thus, as efficiency was found to be inversely proportional for both storage volume and collector area, there isnt an optimal system configuration. The results, though, made it possible to address environmentally sound public policies to encourage solar energy use on dairy industries.

Orientador : Prof. Dr. Carlos Alberto Bavastri / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. Defesa: Curitiba, 06/05/2016 / Inclui referências : f. 117-122 / Área de concentração : Mecânica dos sólidos e projeto mecânico / Resumo: A atual demanda por eficiência energética torna necessária a utilização de controle de vibrações em máquinas rotativas. Técnicas de controle para tais máquinas vem sendo desenvolvidas ao longo das últimas décadas, contudo, uma alternativa é a utilização de suportes compostos por materiais viscoelásticos (SVEs), devido ao seu baixo custo e à elevada capacidade de dissipar energia vibratória. Porém, a utilização de SVEs é incipiente, devido provavelmente às abordagens clássicas de modelagem matemática largamente utilizadas para tais dispositivos. Por uma razão de simplificação matemática, muitos trabalhos abordam SVEs utilizando modelos matemáticos, para os MVEs, pouco precisos como: Maxwell, Kelvin-Voigt, Zenner, GHM, e inclusive modelos independentes da frequência e temperatura; os quais, em uma ampla faixa de frequência e temperatura tem precisão inferior aos modelos fracionários, desde que a comparação seja baseada no mesmo número de parâmetros materiais. Inclusive, nesses trabalhos, é evidente a necessidade de adicionar graus de liberdade ao sistema devido à inclusão dos SVEs, fato que dificulta a otimização dos mesmos, sendo, desse modo, negligenciada na maioria dos trabalhos. Ainda, não são observadas modelagens dos GDL angulares nos suportes, assim como a inclusão de massas adicionais com o objetivo de aprimorar o controle passivo de vibrações. Assim, dentre as contribuições deste trabalho destaca-se a proposição de uma metodologia baseada no método de (PEG) parâmetros equivalentes generalizados que evita a adição de GDL ao modelo, e de forma precisa, possibilita levantar a resposta em frequência do sistema rotor-SVE com reduzido tempo computacional, permitindo, por consequência, a otimização dos SVEs em função da minimização da resposta em frequência do sistema. Essa metodologia propõe ainda a parametrização dos GDL dos SVEs (translativos e angulares) de maneira independente, assim como a adição de massas translativas e/ou inércias rotativas como forma de aprimorar o controle passivo de vibrações, tratando os SVEs como estruturas complexas de controle de vibrações em máquinas rotativas. Para tal, o rotor é modelado através do método dos elementos finitos com formulação de Timoshenko e o material viscoelástico através do modelo de derivadas fracionárias com quatro parâmetros. Os GDL dos SVEs são devidamente parametrizados em ambos os modelos de inserção destes no sistema de equações, nomeadamente, acréscimo de GDL e PEG, e por sua vez o método de otimização adotado combina algoritmos genéticos e Nelder Mead. Simulações numéricas são realizadas para investigar a influência no controle e transmissibilidade do sistema, em razão da consideração dos GDL de translação e rotação individualmente e de maneira combinada. Um protótipo com parâmetros ótimos é construído e testado experimentalmente, demonstrando que a metodologia proposta é capaz de predizer de maneira precisa o comportamento dinâmico de sistemas rotor-SVEs provendo excelente capacidade de controle de vibrações em termos de amplitude da resposta ao desbalanceamento e transmissibilidade. Palavras-chave: Dinâmica de rotores. Suportes viscoelásticos. Cálculo fracionário. Otimização híbrida. Elementos finitos. / Abstract: The present energy efficiency demand establishes the need of vibration control in rotating machinery. Vibration control techniques for such machines are available, however, a low cost alternative is the use of viscoelastic supports (VES) due to its high ability to dissipate vibrational energy. Nonetheless the modest use of VES may be explained by the widely use of classical approaches for the mathematical modeling of such devices. Its noticed the frequent use of classical viscoelastic models - like Maxwell, Kelvin-Voigt, Zenner, GHM models and even frequency/temperature independent models - but they lack the accuracy of fractional models in a large range of frequency and temperature regarding the same number of material parameters. Even in those works, the need to add degrees of freedom to motion equations due to VES is evident, in fact, this causes a slow computation performance regarding the optimization of SVEs, which is also neglected in most studies. In addition, the angular DOFs modelling in VES as well as the inclusion of additional masses/inertias in order to improve the vibration control are not observed in those works. Thus arises the demand for the development of a fast and accurate general methodology to optimize VES with n DOF properly parameterized (translational and angular), in order to minimize the vibration response of rotating systems with multiple DOF. This thesis presents a robust methodology based mainly on generalized equivalent parameters (GEP) - for an optimal design of viscoelastic supports for rotating machinery - aiming at minimizing the unbalance frequency response of the system using a hybrid optimization technique (genetic algorithms and Nelder- Mead method). For this purpose the rotor is modeled based on the finite element method using Timoshenko's thick beam formulation, and the viscoelastic material is modeled based on the four-parameter fractional derivatives. The DOF of VES are properly parameterized in both models of VES, adding DOF and GEP. Numerical simulations are performed to investigate the influence of translational and angular DOF of VES - considered individually and combined - on systems vibration control and transmissibility. A prototype of VES is built with optimal parameters and subjected to experimental tests, which demonstrated that the proposed methodology is fully capable to provide accurate prediction of the dynamics behavior of rotor-VES systems as well as to control the vibrational response in terms of amplitude and transmissibility. Keywords: Rotordynamics. Viscoelastic supports. Fractional calculus. Hybrid optimization. Finite elements.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:28:34Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-03-06Bitstream added on 2014-06-13T20:18:25Z : No. of bitstreams: 1 souzafilho_mp_me_guara.pdf: 3830984 bytes, checksum: 7c2960cef5b04e4cbf20952bbc3f0443 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento das técnicas fundição de semicubos do trem de pouso principal do cargueiro C-115 Buffalo da Força Área Brasileira, pelo processo de fundição de liga de magnésio em moldes de areia a verde para atender as necessidades emergenciais nas atividades de apoio logístico, tático e transporte. Por ser um item estrutural cujas exigências em relação às propriedades de engenharia e segurança são rigorosas, foi necessário o desenvolvimento de técnicas de fundição diferenciadas para a obtenção do modelo com suas respectivas superespessuras de contração e usinagem; ângulos de saída; sistemas especiais de canais de alimentação; molde preparado com areia sintética, bentonita, enxofre, ácido bórico e água; magnésio, alumínio, zinco e alumínio-manganês de grau metalúrgico para a obtenção da liga; tratamento e refino do banho metálico, técnica de vazamento com frentes de alimentação simétricas; controle de qualidade por meio de inspeção visual, análise da composição química e metalográfica das fases e constituintes da liga, ensaios mecânicos e radiográficos para qualificação do fundido, conforme padrões aeronáuticos. Os ensaios apresentaram resultados cujos valores obtidos foram comparados com os padrões aeronáuticos internacionais, permitindo viabilizar a transferência desse desenvolvimento para o processo produtivo de forma a atender necessidades emergenciais e estimular a evolução do setor aeronáutico do País. / This work had as objective the development of the techniques of semicubes casting of the main landing gear of the C-115 Buffalo freighterm from Brazilian Air Force, by the process of magnesium alloy casting in green sand molds to attend to the emergent necessities in the activities of logistic, tactical support and air service. The creation of the Project of Nationalization of Aeronautical Components was necessary for the maintenance of the operationalization of the aircraft and to prevent the collapse of the fleet. Aeronautical wells are a structural item whose requirements in relation to the security and engineering properties are rigorous, it was necessary the development of differentiated techniques of casting for the attainment of the model with its respective superthicknesses contraction adn machining; pattern draft; special gate systems; mold prepared in synthetic sand, bentonite sand, sulphur, acid boric and water; magnesium, aluminium, zinc and aluminum-manganese of metallurgical degree for obtention of the alloy; treatment and refining of the metallic bath, pouring technique with symmetrical fronts of feeding; quality control by means of visual inspection, analysis of the chemical and metallographic composition of the phase and mechanical and radiografic constuent of the alloy, assays for qualification of the casting, as aeronautical standards. The assays had presented resulted whose gotten values had been compared with international aeronautical standards, allowing to make possible the transference of this devolopment for the productive process to pay attention to emergency necessities and to stimulate the evolution of the aeronautical sector of the Country.