Orientador: Fernando de Almeida França / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-18T04:58:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pedras_MarcosHeinzelmannJunqueira_M.pdf: 2028968 bytes, checksum: 81f3a7bde1348c530a6a45a20de29e77 (MD5) Previous issue date: 1993 / Resumo: o objetivo deste trabalho é estudar o atrito interfacial em escoamentos anulares co-correntes ascendentes na condição próxima da reversão de fluxo. O fenômeno foi experimentado em laboratório utilizando-se ar e água como fluidos de trabalho. Os resultados são apresentados e comparados com outros da literatura, validando assim os experimentos realizados. É proposta uma correlação para o cálculo da fração de vazio baseada no modelo de deslizamento. Também é proposta uma correlação para o cálculo do coeficiente de atrito interfacial baseada na análise das forças predominantes no escoamento. A interrelação entre estas grandezas do escoamento foi obtida a partir da aplicação do modelo de dois fluidos ao escoamento anular, com as simplificações que se aplicam. A aplicabilidade da correlação obtida estende-se desde os escoamentos anulares com filme fino ("rough annular flow") a escoamentos próximos da reversão de fluxo (escoamento anular transicional) / Abstract: The aim of this work is the study of the interfacial friction in vertical upward cocurrent annular transitional flow. Annular transitional flow refers to the flow conditions close to the onset of the flow reversal. The phenomenon has carried out in laboratory with water-air as working fluids. The results a~e revelead and compared with data published in the literature, validating the achieved experimental data. It is proposed a correlation for the void fraction based on the drift madel. In addition it is proposed a correlation for the interfacial friction factor based on the analysis of the predominant forces in the flow. The interrelation between these forces has been obtained from the two fluid madel with proper simplifying assumptions. The appiicability of this correlation for interfacial friction factor ranges from rough annular flow to annular flow close to the onset of the flow reversal / Mestrado / Mestre em Engenharia de Petróleo

Orientação : Yugdutt Sharma, Antonio Carlos Bannwart / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-18T23:35:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Prado_MauricioGargaglione_M.pdf: 3359112 bytes, checksum: 76a29e7ad3a603a7d75ba33026c0375d (MD5) Previous issue date: 1989 / Resumo: Um modelo a dois campos de fluxo baseado em balanços diferenciais unidirecionais de massa e de quantidade de movimento é desenvolvido para o escoamento bifásico anular horizontal em regime permanente, permitindo a determinação das características hidrodinâmicas do escoamento tais como: (a) perfis de velocidade; (b) gradiente de pressão; (c) espessura do filme líquido e (d) fração de vazio. É proposto um modelo de deposição das gotículas de líquido dispersas no núcleo gasoso com a finalidade de calcular a concentração de líquido no mesmo. Os modelos são aplicados para sistemas gás-líquido multicomponentes, através de um algoritmo de cálculo que envolve a solução simultânea das equações de estado (para o cálculo de equilíbrio líquido-vapor e propriedades das fases), de conservação de massa e de quantidade de movimento, constituindo um simulador computacional. Os dois modelos são testados com dados de laboratório obtidos na literatura e o simulador é confrontado com dados reais da operação de dutos obtidos do Banco de Dados de Fluxo Multifásico da Petrobrás / Abstract: A two-fluid model based on unidirectional differential balances for mass and linear momentum is developed for the horizontal steady state annular two phase flow. The model permits the determination of hydrodynamic characteristics such as(a) velocity and shear stresses profiles; (b) pressure gradient; (c) liquid film thickness and (d) gas void fraction. A depositon model for the liquid droplets entrained in the gas core is proposed in order to calculate the entrainment rate. An algorithm is developed which simultaneously solves the equations of state (to calculate the liquid vapour equilibrium and phase properties), conservation of mass and linear momentum. Laboratory data obtained in the literature and operational data obtained in the Multiphase Flow Data Bank of Petrobrás were used to verify the models / Mestrado / Mestre em Engenharia de Petróleo

Neste trabalho é analisado o escoamento supersônico em torno de uma cunha inclinada com separação da camada limite. A posição do ponto de separação e a pressão na base da cunha são calculados. Para o cálculo do escoamento viscoso é utilizado um método integral na forma inicialmente proposta por Lees E Reeves, onde as soluções da camada limite e do escoamento externo isentrópico são obtidas simultaneamente, que é o procedimento adequado a ser seguido em se tratando de escoamento onde existe interação não viscosa-viscosa. Este trabalho tem como motivação um problema típico de foguetes ou mísseis propulsados em regime de vôo supersônico com o jato propulsivo subexpandido. Em tal situação, a camada limite na região próxima à base do veículo pode descolar devido a deflexãodo escoamento causada pela expansão do jato, e esta região descolada pode ser bastante extensa, especialmente no caso laminar, diminuindo a eficiência das empenas localizadas na base. Isto ocorrendo, a estabilidade do veículo pode ser seriamente afetada, além de eventuais problemas térmicos que podem surgir como decorrência da recirculação dos gases quentes provenientes do motor. O escoamento supersônico em torno da cunha com ângulo de ataque representa um problema bi-dimensional semelhante, porém é de menor complexidade para análise tanto teórica como experimental, e por esta razão é adequado para a preparação de um modelo teórico visando o estudo desta classe de escoamento. Um programa de computador baseado na metodologia integral foi desenvolvido, e a partir dele resultados teóricos foram obtidos para o escoamento supersônico em torno de placas planas e cunhas inclinadas. Apesar da não disponibilidade de cálculos realizados neste trabalho, o modelamento integral utilizado parece reter as principais características qualitativas deste tipo de escoamento.

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:37:55Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo6179_1.pdf: 2344198 bytes, checksum: 2f2ca53d89ae998942002ce58254882e (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2006 / O presente trabalho trata da macrodrenagem de regiões urbanas, densamente ocupadas, com elevado índice pluviométrico e sujeitas à influência de marés. São comparadas metodologias de análise do escoamento em redes complexas de rios urbanos, avaliando os ganhos resultantes do uso de informações espaciais de alta resolução. A bacia do rio Beberibe e a parte da bacia do rio Capibaribe inserida na Região Metropolitana de Recife, no estado de Pernambuco, são utilizadas como estudo de caso. A pesquisa foi montada com base de dados geooreferenciada em ambiente SIG Sistema de Informações Geográficas. Foi realizado levantamento em campo de todas as informações necessárias à definição do ambiente físico: dados relativos a 43 corpos d água, sendo 3 rios e 40 canais. Ao longo destes foram levantadas 334 seções transversais. Esses corpos d água foram agrupados em 23 sub-bacias para a análise hidrológica e de uso e ocupação do solo. Para composição do relevo utilizaram-se 308 cartas altimétricas da área, que foram digitalizadas, georreferenciadas e vetorizadas, montando-se daí o MNT Modelo Numérico do Terreno. Imagens de satélite de alta resolução foram utilizadas para a identificação dos canais e correção do traçado das sub-bacias, assim como para classificação dos usos do solo. Eventos de chuva com diferentes intensidades foram avaliados em processo de modelagem para determinação das vazões afluindo à rede de rios e canais, como aporte lateral ao longo de todos os trechos em estudo. O modelo de simulação hidrodinâmica da rede de rios incorpora essas contribuições e o efeito de maré a jusante. Esses resultados são comparados com métodos empíricos e lançados em forma de planície de inundação sobre imagem de satélite e mapas, para a identificação e quantificação dessas áreas. Destaca-se o ganho de qualidade da informação decorrente do uso das informações espaciais de alta resolução e o potencial de utilização do conjunto de metodologias

Bancos de tubos ou de barras são encontrados nas indústrias nucleares e de processos, constituindo-se nos dispositivos mais comumente utilizados no desenvolvimento de trocadores de calor. O procedimento usual na análise de bancos de tubos considera o escoamento incidindo uniformemente no banco ao longo de toda a extensão dos tubos. Em aplicações reais de trocadores de calor este fato não é observado, pois o escoamento não é uniforme devido a presença de defletores e condições de entrada e saída. A proposta deste trabalho é apresentar um estudo experimental das flutuações de pressão e velocidade e sua interdependência do escoamento turbulento incidindo em arranjos de cilindros inclinados, com diferentes ângulos de incidência (30º, 45º, 60º e 90º) simulando bancos de tubos inclinados com arranjo quadrangular e razão de espaçamento P/D=1,26. A seção de testes é um canal retangular com 146 mm de altura e largura de 193 mm. O fluido de trabalho é o ar, impulsionado por um ventilador centrífugo, passando por uma câmara de tranquilização e um conjunto de grades e telas, que tem a finalidade de uniformizar o escoamento e reduzir a intensidade de turbulência para a ordem de 2%, antes de alcançar a seção onde são realizadas as medições. Medições da distribuição de pressão na parede e flutuações de velocidade e pressão em torno de um dos tubos no interior dos bancos foram realizadas para diferentes ângulos de incidência, utilizando a técnica de anemometria de fio quente e um transdutor de pressão. Os resultados experimentais são apresentados na forma adimensional A distribuição média de pressão em uma das paredes laterais do canal, com a presença do banco de tubos, mostrou que as linhas isobáricas não são paralelas ao eixo dos tubos, indicando que o gradiente de pressão não é perpendicular aos tubos, nem paralelo a direção principal do escoamento. As médias quadráticas das flutuações de pressão indicam uma distribuição mais uniforme das cargas dinâmicas em torno dos tubos do bancos com inclinações de 30º e 90º. A análise dos resultados dos espectros das flutuações de pressão mostra que conforme o ângulo de incidência do escoamento aumenta, picos aparecem para freqüência adimensionais cada vez menores. O comportamento dos espectros de flutuação de velocidade mostram um decaimento suave das curvas quando o ângulo de incidência do escoamento aumenta. A correlação cruzada entre as flutuações de velocidade e pressão indicam que, quando o ângulo de incidência do escoamento diminui, importantes efeitos tridimensionais aparecem. Esses efeitos, caracterizados pelas oscilações na correlação cruzada para o ângulo de incidência de 45º, parecem desaparecer se o ângulo de incidência continua-se a ser reduzido.

A proposta deste trabalho, consiste na elaboração de uma ferramenta computacional para a medição de campos de velocidades em escoamentos com baixas velocidades (< 0,5 m/s) utilizando o processamento digital de imagens. Ao longo dos anos, inúmeras técnicas foram desenvolvidas com este objetivo. Para cada tipo de aplicação, uma técnica se aplica com maior ou menor eficiência do que outras. Para o caso de estudos em fluídos transparentes, onde o escoamento pode ser visualizado, técnicas que utilizam processamento digital de imagens vêm ganhando um grande impulso tecnológico nos últimos anos. Este impulso, é devido a fatores como: câmaras vídeo filmadoras de última geração, dispositivos de aquisição de imagens e componentes de processamento e armazenamento de dados cada vez mais poderosos. Neste contexto, está a velocimetria por processamento de imagens de partículas cuja sigla é PIV (particle image velocimetry). Existem várias formas de se implementar um sistema do tipo PIV. As variantes dependem, basicamente, do equipamento utilizado. Para sua implementação é necessário, inicialmente, um sistema de iluminação que incide em partículas traçadoras adicionadas ao fluido em estudo. Após, as partículas em movimento são filmadas ou fotografadas e suas imagens adquiridas por um computador através de dispositivos de captura de imagens. As imagens das partículas são então processadas, para a obtenção dos vetores velocidade. Existem diferentes formas de processamento para a obtenção das velocidades. Para o trabalho em questão, devido às características dos equipamentos disponíveis, optou-se por uma metodologia de determinação da trajetória de partículas individuais, que, apesar de limitada em termos de módulo de velocidade, pode ser aplicada a muitos escoamentos reais sob condições controladas Para validar a ferramenta computacional desenvolvida, imagens ideais de partículas foram simuladas como se estivessem em escoamento, através do deslocamento conhecido de vários pixels. Seguindo o objetivo de validação, foi utilizada ainda uma imagem real de partículas, obtida com o auxílio de um plano de iluminação de luz coerente (LASER) e câmaras de vídeo tipo CCD. O programa desenvolvido foi aplicado em situações de escoamento real e os resultados obtidos foram satisfatórios dentro da escala de velocidades inicialmente presumida.

Este trabalho apresenta a aplicação da transformada de ondaletas, como ferramenta de análise para o estudo de escoamentos turbulentos transientes e não homogêneos que podem ocorrer nas situações reais de engenharia, onde fenômenos transientes e não contínuos estão normalmente presentes. O estudo experimental da turbulência em túnel de vento habitualmente pressupõe que o escoamento seja estacionário; assim, fenômenos transientes são estudados como uma sucessão de situações estacionárias intermediárias. Isto é necessário porque a ferramenta clássica para o estudo experimental da turbulência, a análise de Fourier, só se aplica a fenômenos estacionários, pois seus resultados se referem a comportamentos de conjunto e as singularidades do sinal não aparecem na análise. Para estes escoamentos onde a transformada de Fourier não se aplica ou não apresenta resultados satisfatórios, a transformada de ondaletas, entre outras possibilidades, é a ferramenta matemática que vem sendo mais freqüentemente utilizada a partir da última década. São apresentados os fundamentos matemáticos, bem como uma breve história da transformada de ondaletas, da transformada de Fourier e da estatística aplicada á turbulência. Para estudar a transformada de ondaletas e buscar a melhor forma de aplicá-la ao estudo da turbulência, foram analisados três escoamentos distintos: na esteira de um cilindro, em turbulência homogênea e em um banco de tubos de configuração quadrangular. Os resultados experimentais foram obtidos por anemometria de fio quente. As medições foram feitas em um túnel de vento, partindo do repouso até atingir o regime permanente. Os dados experimentais obtidos foram analisados utilizando técnicas de ondaletas, usando várias ondaletas e várias transformadas de ondaletas diferentes. Os resultados são comparados entre si e com a transformada de Fourier. Também foram realizados ensaios em regime permanente para várias velocidades do escoamento entre o repouso e a velocidade nominal do ventilador, com o auxílio de um inversor de freqüência. Os resultados para a variação do número de Strouhal com a velocidade, obtidos da análise destes dados pela transformada de Fourier mostraram boa concordância com os obtidos da análise de ondaletas das aquisições transientes. Os resultados mostram que a transformada de ondaletas é uma ferramenta valiosa para a análise dos dados experimentais obtidos nos problemas investigados, qualificando e complementando a análise de Fourier onde esta se aplica e substituindo-a quando o fenômeno for não estacionário.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-15T22:47:27Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T14:52:25Z : No. of bitstreams: 1 180862.pdf: 3576316 bytes, checksum: 5a28d8a3fdda8d3e69deb571aee04de2 (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T05:15:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 290417.pdf: 9309382 bytes, checksum: 1dcf9ab9974981aff23d824052f02453 (MD5) / No presente trabalho são analisados escoamentos bifásicos ar-água, adiabático, na vertical ascendente em um único e sete micro-canais com diâmetros hidráulicos de 1,22 ± 4 µm. Para escoamentos monofásicos, são testados fluxos mássicos de 50 até 2000 kg/m2s para a água e de 20 até 130 kg/m2s para o ar. Para o escoamento bifásico, foram testados fluxos mássicos na faixa de 70 até 2500 kg/m2s com o título de gás variando entre 0 a 20%. Um sensor de impedância, operando no modo resistivo com freqüência de 15 kHz, permite a detecção dos padrões de escoamento bifásico e de um sinal equivalente à fração de vazio. Na análise da fração de vazio, os resultados mostram que os sinais elétricos normalizados variam satisfatoriamente com os diferentes títulos de gás testados. Paralelamente à análise dos sinais elétricos normalizados são confrontadas as correlações de Baroczy e Lockhart-Martinelli. Os valores para a queda de pressão, previstos pelas correlações de Friedel e Lockhart-Martinelli, concordam satisfatoriamente com os resultados experimentais. Para escoamentos bifásicos simultâneos no interior de sete micro-canais, são testados os fluxos mássicos, G, de 50, 100, 200 e 300 kg/m2s, com título de gás variando de 0 até 0,9 para G = 50 kg/m2s, 0 até 0,5 para G = 100 kg/m2s, 0 até 0,25 para G = 200 kg/m2s e 0 até 0,16 para G = 300 kg/m2s. Na predição da fração de vazio do escomento bifásico em sete micro-canais e na comparação da queda de pressão experimental é dada especial atenção ao modelo de mapas probabilísticos, utilizado por Niño (2002). Tal modelo baseia-se nas frações temporais dos regimes de escoamento, sendo estas obtidas através da análise fotográfica

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T13:13:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 280288.pdf: 7624784 bytes, checksum: 810987f6cc18937150fe96ba1e8070ee (MD5) / Escoamentos sob efeito de rotação são processos amplamente utilizados em diversos ramos da indústria, como por exemplo, a química e a petroquímica, a metalúrgica, a farmacêutica, de alimentos e até mesmo em companhias de tratamento de água. Em algumas dessas indústrias, o desenvolvimento de novos produtos e materiais comumente inclui processos de mistura, que tiram partido do movimento de rotação do fluido para reduzir não-uniformidades na composição, temperatura e outras propriedades. No entanto, a complexidade destes escoamentos, devido às geometrias complexas e aos fluidos de trabalho, os quais muitas vezes não são newtonianos, faz com que a maioria das pesquisas nessa área se destine apenas ao estabelecimento de correlações empíricas para aplicações extremamente específicas. A falta de uma compreensão física detalhada destes escoamentos torna a concepção de sistemas e produtos otimizados uma tarefa muito difícil. O presente trabalho considera a simulação numérica do escoamento turbulento no interior de um reservatório cilíndrico em rotação com alternância de sentido de movimento, induzida por um perfil de seção triangular posicionado no fundo do reservatório. Resultados experimentais são também obtidos para complementar o estudo e para validar o modelo numérico. Os principais fenômenos físicos envolvidos são analisados, sendo dado destaque à influência de parâmetros de operação (geometria, velocidade de rotação e nível de líquido) sobre algumas variáveis importantes para a análise da qualidade do processo de mistura, tais como campo de velocidade, energia cinética turbulenta, taxa de deformação e torque resistivo. Observa-se que o reservatório com quatro ressaltos na superfície do fundo é o que sustenta as maiores magnitudes de velocidade no escoamento. Já a geometria com dois perfis triangulares no fundo é a que proporciona maiores níveis de turbulência e ao mesmo tempo a que demanda menos torque do motor. Além disso, comprova-se que um aumento na velocidade de rotação provoca aumentos na velocidade, turbulência, taxa de deformação e também no torque necessário para induzir o escoamento. Finalmente, demonstra-se a existência de um nível ótimo de líquido para o processo de mistura. / Cylindrical reservoirs under rotary motion are widely used in several industries, such as chemical and petrochemical, metallurgical, pharmaceutical, food and even for wastewater treatment. In some of these technological areas, the development of new products and materials commonly comprises mixing processes, which take advantage of rotary motion to reduce non-uniformities in terms of composition, temperature and other properties. However, the complexity of the resulting flow field implies that most of the research related to this area is only intended to the establishment of empirical correlations for specific applications. In fact, the lack of a detailed physical understanding of these flows turns the design of optimal systems and products into a very difficult task. This paper presents the results of numerical simulations of turbulent flow in a cylindrical container under alternating rotary motion, with a triangular propeller attached to the bottom surface. Experimental results are also obtained to supplement the study and to validate the numerical model. The main physical phenomena involved are analyzed, with reference to the influence of operating variables (geometry, rotation speed and level of liquid) upon important parameters of the mixing processes, such as flow velocity field, turbulence kinetic energy, flow shear strain and resistive torque. It is observed that the reservoir with four bumps on the bottom surface generates the greatest flow velocities. Although the geometry with two bumps provides the highest turbulence levels, it is found to return the lowest resistive torque. Moreover, it is confirmed that higher angular speeds increase flow velocity, turbulence, shear rate and also the required torque to induce the flow. Finally, the present study shows that there exists an optimal fluid level for the mixing process.