Orientador: Ana Ines Borri Genovez / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-09T18:19:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ferreira_LauraMariaCanno_D.pdf: 6902999 bytes, checksum: 3e1f02a65f335b50df38d55fa7ab47bd (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Estruturas de queda com poços verticais podem ser utilizadas para drenagem urbana, dissipação de energia e como vertedores em barragens. No último caso, tem-se os vertedores com emboque tipo tulipa, formados por um perfil vertedor seguido de um poço vertical, que se liga a um túnel por meio de uma curva. A curva é um ponto crítico do dimensionamento do vertedor, pois, é onde o escoamento o deflete, causando elevadas pressões na sua parte convexa e subpressões na parte côncava. Este trabalho tem, como objetivo, o estudo experimental de um vertedor tipo tulipa, para definir uma melhor geometria para a curva de ligação poço-túnel. Um estudo experimental foi feito, empregando-se o modelo do vertedor de Paraitinga, em escala 1:51,02, utilizando novas geometrias para a curva, para avaliar as pressões e o arraste de ar. Pôde constatar-se a nfluência da geometria da curva, sendo que as novas curvas resultaram em um escoamento mais regular, acompanhando o traçado da curva, com pressões menores na parte convexa, além de uma maior vazão de afogamento do vertedor. Foram propostas equações para o cálculo da vazão de ar em função da concentração média do ar no escoamento. Através do estudo experimental comparativo entre as diferentes curvas se sugere o emprego da curva clotóide para ser usada na ligaçao poço-túnel / Abstract: Vertical dropshafts can be used in drainage systems, energy dissipator and as dam spillways. In this case, they are called morning glory, and consists of an inlet followed by a shaft which joins a tunnel through a bend. The bend is a critical point in spillway sizing, therefore the flow deflects in this region and causes high pressures in the convex part of the bend and negative pressures in the concavous part. This paper cares for the experimental study to define a better geometry for the shaft spillway vertical bend. An experimental study has been carried out, using the spillway model of Paraitinga dam, which scale was 1:51,02, using new bend geometries, to evaluate pressures flow and air entrainment. The influence of the bend geometry has been noticed, and the new curves resulted in a more regular flow, that followed the trace of the curve, with smaller pressures in the convex part, besides a higher flow to submerge the spillway. Equations have been proposed to calculate air entrainment flow as a function of the average concentration of air. Through the experimental study to compare the different curves, one suggest the use of use clotóide curve, as a bend shaft / Doutorado / Recursos Hidricos / Doutor em Engenharia Civil

Orientador: Antonio Carlos Bannwart / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica e Instituto de Geociencias / Made available in DSpace on 2018-08-15T14:50:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Granzotto_DesireeGrenier_M.pdf: 5773051 bytes, checksum: 11febefe7b30f0680e59ad8a34976576 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: As grandes reservas mundiais de óleo pesado e os elevados preços do barril de petróleo tornam essencial o desenvolvimento de tecnologias de elevação e transporte desses óleos. O óleo pesado, com suas características desfavoráveis de alta viscosidade (100 - 10000 cP) e de densidade (abaixo de 20° API), necessita de métodos específicos que viabilizem sua movimentação em dutos a altas vazões. Para isto, um dos métodos mais simples e que não requer utilização de calor ou diluentes é oferecido pelo escoamento anular óleo-água (core-flow). Entre as questões ainda não resolvidas sobre esse escoamento está o controle do escoamento bifásico, de modo a se obter uma operação segura com a razão água-óleo adequada. Neste trabalho é apresentada uma modelagem do escoamento anular de óleo viscoso e água em regimes permanente e transiente no interior de um duto horizontal. Das possíveis estratégias de controle, optou-se, por simplicidade, pelo controle da vazão de água a uma dada vazão de óleo (desejada para a linha), através da atuação na rotação da bomba d'água. A modelagem permanente da perda de carga em escoamento anular foi ajustada aos dados experimentais colhidos em uma linha de aço de 2,5 polegadas de diâmetro nominal e comprimento 30 m, para diversas combinações de vazões de óleo e água, devido a certa aderência do óleo na parede do duto. A modelagem transiente satisfaz o critério clássico de estabilidade de Ledinegg. Esses resultados possibilitaram projetar e testar um sistema de controle para a vazão de água em duas versões: proporcional-integral (PI) e fuzzy. As comparações permitiram concluir pelo melhor desempenho do controlador fuzzy, por suas características e robustez / Abstract: The significant heavy oil reserves worldwide and the presently high crude oil prices make it essential the development of technologies for heavy oil production and transportation. Heavy oils, with their inherent features of high viscosity (100-10,000 cP) and density (below 22°API) require specific techniques for pipe flow at high flow rates. For this purpose, one of the simplest methods, which does not require use of heat or diluents, is provided by oil-water annular flow (core-flow). Among the still unsolved issues regarding core-flow is the two-phase flow control, in order to obtain a safe operation of the line at the lowest possible water-oil ratio. In this work a model of the viscous oil-water annular flow in a horizontal pipe for both steady and unsteady regimes is presented. From the possible strategies, the water flow rate control for a given oil flow rate was selected for simplicity. Due to the observation of some oil adherence to the wall, the steady state flow model was adjusted to experimental data collected in a 2.5 inches, 30 meters long steel pipe at several combinations of oil and water flow rates. On the other hand the transient model is shown to satisfy the well-known Ledinegg stability criterion. These features made it possible to design and testing a control system for the water flow rate in two different versions: proportional-integral (PI) and fuzzy. Comparisons indicate that the fuzzy controller performs better due to its features and robustness / Mestrado / Explotação / Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo

Em linhas gerais, esta dissertação de mestrado envolve o estudo de padrões de escoaomento durante a ebulição convectiva em microcanais. Resultados experimentais foram levantados para um tubo com diâmetro de 2,32 mm durante a evaporação convectiva dos refrigerantes R134a e R245fa. Para a investigação, técnicas experimentais e de análise foram desenvolvidas. A caracterização dos padrões de escoamento envolveu o tratamento simultâneo de sinais provenientes dos seguintes dispositivos: um par diodo/sensor-laser tendo um tubo transparente entre eles no interior do qual ocorre o escoamento bifásico; um transdutor de pressão piezo-elétrico de tamanho reduzido com o objetivo de determinar a variação local da pressão do escoamento; e de um micro-termopar em contato com o fluido refrigerante. A técnica de tratamento de dados utilizada envolve a aglomeração progressiva de dados que apresentem características médias similares através do algoritmo k-means. Os sinais de pressão, intensidade de radiação e temperatura foram adquiridos simultaneamente a uma freqüência de 25 kHz. Imagens simultâneas do escoamento bifásico a uma velocidade de captura em torno de 10.000 imagens/s foram levantadas através de uma câmera de filmagem rápida (até 100.000 imagens/s), e os padrões de escoamentos observados contrastados aos resultados fornecidos pelo método proposto. Baseado nesta análise, mapas de escoamento foram propostos, os quais incorporaram não apenas critérios subjetivos como a visualização, mas também objetivos como as variações transientes da pressão local do escoamento e da morfologia do escoamento através do seu efeito na dispersão da radiação emitida pelo foto-diodo. Os resultados previstos pelo método objetivo apresentam concordância razoável com os dados caracterizados com base em visualizações. Adicionalmente, características de bolhas alongadas foram determinadas. / The present research has been focused on the study of flow patterns inside channels of diameter less than 3 mm during the convective evaporation of refrigerants such as R134a and R245fa. For the investigation of such topics, experimental techniques and methods of analysis of results were developed. A broad database was gathered in an experimental test facility. The characterization of flow patterns involved the simultaneous processing of signals from the following devices: a pair diode / laser-sensor having a transparent tube between them, within which occurs the two-phase flow; a micro piezoelectric pressure transducer to determine the local variation of pressure of the flow and a micro-thermocouple fixed within the fluid. The technique used in data processing involves the gradual agglomeration of data having similar average characteristics; this method was developed based on the k-means clustering algorithm. The signals from the transducers were acquired simultaneously at a frequency of 25 kHz. The program for the acquisition and for processing of the signals was developed using LabView. Simultaneous images of two-phase flow at a speed of capture around 10,000 images / s were obtained through a high speed camera and the observed flow patterns were contrasted to the results provided by the objective method. Based on this analysis, flow maps were proposed, which incorporate not only subjective criteria such as visualization, but also objective criteria like the transient variations of local pressure of the flow, temperature of the fluid and the effect of the flow morphology based on the dispersion of light which effect was captured by the photo-diode. The maps obtained by the objective method were compared against flow pattern segregated based on visualization and a reasonable agreement was obtained. Besides the elongated bubble characteristics were determined.

O presente trabalho refere-se à modelagem fenomenológica da transferência de movimento das bolhas de ar para o meio líquido, simulação com integrações numéricas de Equações Diferenciais Parciais (EDP\'s) e comparação com resultados experimentais de viscosidades turbulentas. Esse tipo de modelo com transporte turbulento se faz necessário para avaliar a natureza dos escoamentos, seja em situação enquanto em monitoramento de recursos hídricos ou em operações nos tratamentos de efluentes líquidos. Foram obtidas soluções para o caso laminar e turbulento considerando modelo kappa-epsilon para um volume de controle com geometria cartesiana bidimensional. O método de resolução das equações parciais usado foi o dos volumes finitos. Os valores das viscosidades turbulentas calculadas convergiram com valores muito próximos dos encontrados experimentalmente num período de tempo de 5 (cinco) segundos, após esse período de tempo, os resultados divergiram muito dos experimentais, mesmo com grande refino de malha, o que sugere mudança de estratégia na proposição do modelo de turbulência. / The present work refers to the phenomenological modeling of the air bubbles transfer movementto the liquid phase, numerical simulation with integrations of Ordinary Differential Equations (ODEs) and Partial Differential Equations (PDE\'s), compared with experimental results. Such models contribute to the turbulent transport, which are needed to assess the nature of the flows, in situations while monitoring water resources or in operations of wastewater treatment. Solutions were obtained considering the case laminar or turbulent using kappa-epsilon model. The calculated kinematic viscosities values diverged greatly from experimental results, suggesting the necessity of strategy changes in the proposed turbulence model.

Submitted by Almir Azevedo (barbio1313@gmail.com) on 2016-05-13T13:22:37Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2016-05-13T13:22:37Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2016-04 / Este trabalho apresenta uma metodologia baseada nos princípios de atenuação de raios gama para a identificação de frações de volume em sistemas bifásicos compostos por óleo-gás e água-gás que são encontrados na indústria petrolífera offshore e onshore. Esta metodologia baseia-se no reconhecimento de contagens por segundo no fotopico da fonte de radiação, utilizando um sistema de detecção composto por um detector de Nal(TI), uma fonte de Cs137 sem colimação posicionada a 180º com relação ao detector em um regime de fluxo estratificado liso. A modelagem matemática para a simulação computacional utilizando o código Monte Carlo N-Particle eXtended (MCNP-X) foi realizada utilizando as medições experimentais das características do detector (resolução energética e eficiência), das características dos materiais água e óleo (densidade e coeficiente de atenuação) e a medição das frações de volume. Para a predição destas frações foram utilizadas redes neurais artificiais (RNAs) e para se obter um treinamento adequado das RNAs para a predição das frações de volume foram simuladas no código MCNP-X um maior número de frações de volume. Dados experimentais foram utilizados no conjunto de padrões necessários para a validação das RNAs e os dados gerados por meio do código computacional MCNP-X foram utilizados nos conjuntos de treinamento e teste das RNAs. Foram utilizadas RNAs do tipo feed-forward multilayer perceptron (MLP) e analisadas duas funções de treinamento, Levenberg-Marquadt (LM) e gradiente descendente com momento (GDM), ambas utilizando o algoritmo de treinamento Backpropagation. As RNAs identificaram corretamente as frações de volume no sistema multifásico, com erros relativos médios inferiores a 1,21%, possibilitando a aplicação desta metodologia para tal propósito

Submitted by Lucas Rocha (lucasdlrocha@gmail.com) on 2017-03-13T14:34:07Z No. of bitstreams: 1 dissertação mestrado ien 2016 Rodolfo Ienny Martins.pdf: 6624810 bytes, checksum: 10e18e7630a21006ba838000c40132e4 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-13T14:34:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertação mestrado ien 2016 Rodolfo Ienny Martins.pdf: 6624810 bytes, checksum: 10e18e7630a21006ba838000c40132e4 (MD5) Previous issue date: 2016 / O presente trabalho integra um projeto em execução no Instituto de Engenharia Nuclear para cálculos termo-hidráulicos em varetas combustíveis de reatores nucleares. Ancorado nos estudos que o antecedem, ele aprimorou a metodologia anteriormente empregada, tornando possível, mediante uma simples modelagem de mistura homogênea, a análise de escoamentos bifásicos (líquido-vapor) de componente único (água leve) e, deste modo, transpor o limite imposto pela temperatura de saturação do líquido refrigerante. Em seu âmago encontra-se o método dos elementos finitos com o qual foram discretizadas uma vareta combustível típica de reatores de água leve e o canal refrigerante que lhe é peculiar. Tal vareta contou com uma discretização tridimensional na qual foi aplicado o método de Galerkin, enquanto a que concerne ao canal foi unidimensional, obtida através do método dos mínimos quadrados. O acoplamento dessas discretizações foi realizado equilibrando o fluxo de calor entre os referidos componentes do reator através da implementação de um processo de “iterações internas”. Seis foram as verificações empreendidas no programa desenvolvido: convergência ao estacionário de simulações com distintas condições iniciais de temperatura, similitude dos dados por ele alcançados com o produto gerado pela solução analítica da equação de transporte de entalpia no canal refrigerante, adequação das “iterações internas” em vista da metodologia do programa desenvolvido em Affonso (2013), comparação de seus resultados com os proporcionados pelo trabalho de Krepper et al. (2007), e averiguações entre o emprego das duas correlações implementadas para a transferência de calor no regime de ebulição em escoamento: a de Chen e a de Steiner e Taborek, e das duas fontes fornecidas para as propriedades físicas do refrigerante: as rotinas do código NBSNRCE e as correlações da IAPWS. Finalmente, são apresentados estudos de caso para a vareta mais quente de um PWR. Estes estudos compreendem tanto o estado estacionário quanto simulações do transiente de desligamento com perda do sistema de remoção de calor residual (parada de bomba). São considerados casos em que a vareta mais quente pode se encontrar em um de três estados: perfeita, curvada ou apresentando ballooning. Também são realizadas análises quanto a duas condições de posicionamento do combustível no interior da vareta: concêntrico ou excêntrico. / The present work is part of an ongoing project in the Instituto de Engenharia Nuclear for thermo-hydraulic calculations in fuel rods of nuclear reactors. Based upon preceding studies, it improved the previous methodology, making it possible, by the simple modeling of a homogeneous mixture, to analyze two-phase flows (liquid-vapor) of one component (light water) and thus overcome the threshold imposed by the saturation temperature of the coolant. At its heart is the finite element method with which a typical fuel rod of a light-water reactor and its peculiar coolant channel were discretized. This rod had a three-dimensional discretization in which the Galerkin method was applied, whereas the channel’s one-dimensional discretization was obtained by the least-squares method. The coupling of these discretizations was carried out by balancing the heat flux between said reactor’s components through the implementation of a process of “internal iterations”. Six were the verifications undertaken in the developed program: convergence toward the steady state of simulations with different initial conditions of temperature, similarity of the data obtained by it with the product of the analytical solution of the enthalpy transport equation in the coolant channel, adequacy of the “internal iterations” in regard to the methodology of the program developed in Affonso (2013), comparison of its results with those provided by the work of Krepper et al. (2007), and examinations concerning the use of the two implemented correlations for heat transfer in the flow boiling regime: the Chen’s and the Steiner and Taborek’s, and the two sources provided for the physical properties of the coolant: the routines of NBSNRCE code and the correlations of IAPWS. Finally, case studies are presented for the hottest fuel rod of a PWR. These studies include the steady state and simulations of the shutdown transient in which there is loss of the residual heat removal system (pump trip). Cases are considered in which the hottest rod can be in one of three states: perfect, curved or presenting ballooning. Analysis are also carried out considering two fuel positioning conditions within the rod: concentric or eccentric.

Orientadores: Fernando de Almeida França / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-03T14:04:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Estevam_Valdir_D.pdf: 11356344 bytes, checksum: 13e102eea46c4503e7a6aa8283fa67a9 (MD5) Previous issue date: 2002 / Doutorado

Orientadores: Silvia Azucena Nebra, Maria Aparecida Silva / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-03T17:00:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Correa_JeffersonLuizGomes_D.pdf: 5939364 bytes, checksum: fa2d3b84d9cdf2724d4c2d953704c23d (MD5) Previous issue date: 2003 / Doutorado

Orientador: Evaldo Miranda Coiado / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil / Made available in DSpace on 2018-07-24T20:08:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Satto_MariaYaecoVejima_D.pdf: 11982416 bytes, checksum: 513dc7ee66632aa4337ea535cfaa7aae (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Apresentam-se os resultados de uma investigação experimental sobre o efeito de uma poliacrilamida aniônica solúvel em água nas velocidades crítica e crítica de sedimentação e em outros parâmetros hidráulicos do escoamento sólido-líquido. Os experimentos foram realizados com água-areia e com solução de polímero-areia, em concentração volumétrica de sólidos de cerca de 2%, 5%, 10% e 15%. As soluções de polímero foram utilizadas desde 100 ppm até 1200 ppm. Os resultados experimentais mostraram que existe uma distinção entre a velocidade crítica (a velocidade correspondente à mínima perda de energia) e a velocidade crítica de sedimentação (velocidade identificada pelo aparecimento de uma camada de partículas estacionárias ou em deslizamento). Discute-se a diferença entre as velocidades. Discute-se o efeito da adição de polímero aos perfis de concentração e de velocidade, medidos com tubo de Pitot. Investigou-se a degradação por repouso no reservatório, ou por envelhecimento, a solução de polímero com e sem areia. O trabalho contém revisão bibliográfica (sobre conceitos básicos de hidrotransporte de sólidos, velocidade crítica, velocidade crítica de sedimentação, transporte de suspensões de polímeros e alguns modelos reológicos ); descrição dosjllateriais e métodos utilizados; os resultados e conclusões e recomendações e sugestões para continuidade da pesquisa... Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: In this study, results about an experimental investigation of water soluble anionic polyacrylamide effects on critical velocity, on critical limit deposit velocity and on another hydraulics parameters of solid-liquid flow, are described. Experiments were performed using sand-water and sand-polymer solution, and the sand volumetric concentration were of about 2%, 5%, 10% and 15%. Polymer solution were utilized from 100ppm up to 1200 ppm. The experiments showed that a distinction is to be made among critical velocity (the velocity of minimum energy transport) and critical limit deposit velocity ( the velocity identified by the appearance of a layer of stationary or sliding particles). The difference between them is presented. Results obtained using a Pitot tube, about polymer effect on velocity, and concentration profiles are described. Degradation of polymer solution in sand particles by flow and aging are presented. The present study contains a review of hydrotransport of solids, experimental apparatus and procedure, experimental results and suggestions... Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Doutorado / Recursos Hidricos / Doutor em Engenharia Civil

Orientador: Eugenio Spano Rosa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-07T21:12:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Martins_JasonAlves_M.pdf: 1693632 bytes, checksum: 9c8933692155bfbbb91d774a1f849391 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: O presente trabalho investiga os mecanismos de separação sólido-líquido em separadores tubo-ciclônicos. O trabalho é desenvolvido a partir de testes experimentais e simulação numérica. A etapa experimental investiga a influência do aumento de viscosidade sobre a eficiência do separador. Através de uma análise dimensional, os dados experimentais são reduzidos em grupos adimensionais. Obtem-se uma correlação entre a eficiência de separação e os grupos adimensionais. Ela revela como a eficiência depende dos parâmetros geométricos e operacionais do separador. A correlação obtida possibilita dimensionar estes separadores para cenários com elevada viscosidade. As simulações numéricas são realizadas utilizando um método de volumes finitos. O processo de separação é estudado através do adimensional Stokes. São introduzidos os conceitos de superfície de captura e tempo de residência de partículas. Define -se um importante parâmetro do escoamento, o comprimento de decaimento. Propõe-se um modelo unidimensional para o separador. Realiza-se com base neste modelo uma análise comparativa entre dois separadores. Os resultados são coerentes com dados experimentais e indicam quais características geométricas melhoram a eficiência do separador / Abstract: This work investigates the solid-liquid separation mechanisms in swirl tubes through experimental and numerical analysis. In the experimental phase, it is analyzed the impact of the viscosity increase on the separation efficiency of swirl tubes. The experimental data are reduced using dimensional analysis. A functional relationship between the separation efficiency and the dimensionless groups is obtained, allowing to calculate the separation efficiency dependency on the liquid viscosity, flow rate, particle size, and other geometrical parameters of the separator. This relationship helps to design these desander devices to scenarios with high viscosity. Numerical simulations are carried out in a structured grid using a finite volume method. Separation process is studied through the Stokes number. The concepts of capture surface and residence time of particles are introduced and an important flow field parameter, the length of decay is defined. A one-dimensional model is proposed for the swirl tube. A comparative analysis between two separators is done based on the one-dimensional model. The results are in agreement with experimental data and indicate which geometrical features help to improve the separator efficiency / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica