The present work is a study of the effects of air in hydraulic control system. The study is based on models of: the mixture of air with hydraulic fluid, the servo hydraulic control system and experimental identification. The air mixture model is to evaluate the impact on the fluid properties, the hydraulic system';s one is to assess the impact of changes in the fluid properties in the system performance and identification to estimate the amount of air in the system.

O sistema de ar secundário em turbinas a gás é responsável pela distribuição de ar para o resfriamento das partes quentes do motor, balanceamento de eixo e vedação das folgas formadas entre componentes rotativos e estáticos. Este sistema, geralmente contém selos do tipo labirinto para realizar um controle de ar através de perdas de carga. Para realizar todas as funções supracitadas, o sistema secundário de ar pode consumir cerca de 20% do fluxo de massa total do motor, tendo um impacto significante sobre a eficiência do mesmo. Desta maneira, fica claro que o controle adequado de ar é essencial para um bom desempenho da turbina a gás. O presente trabalho visa comparar diferentes configurações de selos labirintos, a fim de encontrar uma configuração mais adequada para o controle de ar no escoamento secundário. Para tal, simulações numéricas foram realizadas utilizando o software livre de volumes finitos OpenFOAM para resolver as equações gerais de mecânica dos fluidos com média de Favre bi e tridimensionais. Resultados baseados na análise dos parâmetros coeficiente de descarga (Cd) e função fluxo de massa (?) mostram que uma determinação adequada dos parâmetros geométricos do labirinto, juntamente com a adição de ranhuras reduzem o fluxo de massa no labirinto em até 9%.

Este trabalho apresenta um estudo sobre o escoamento de ar em dutos com múltiplas saídas que são identificados como caixas sopradoras, quando instalados em máquinas desaguadoras de celulose. Estas caixas auxiliam o processo de secagem conduzindo ar aquecido até um conjunto de orifícios que produzem jatos que são impingidos sobre as folhas de celulose fabricadas. É realizada revisão bibliográfica abordando processos e equipamentos de secagem, com foco no escoamento de ar, métodos para solução numérica de escoamentos, seus modelos e parâmetros, e abordagem semi-empírica para fluxos de ar na saída de dutos. O escoamento do ar no interior da caixa sopradora e nos jatos de saída são estudados através de simulação numérica, e de modelo semi-empírico. São propostas duas alternativas de geometria para estes dutos de modo que se garanta a maior uniformidade possível na vazão e na velocidade média do ar que saí através dos orifícios Na primeira alternativa considera-se que a seção transversal da caixa sopradora se mantém constante. Na segunda se considera que a seção transversal seja reduzida de modo uniforme ao longo da caixa sopradora. Um estudo experimental sobre o comportamento do escoamento de ar para caixas sopradoras em escala reduzida apresenta resultados que possibilitam validar um conjunto de valores numéricos obtidos na simulação e também estabelecer características para o escoamento de modo a atender o processo de secagem. Para cada alternativa são adotadas duas condições de vazão de ar. Os resultados obtidos pela da simulação numérica e modelagem semi-empírica validam um perfil geométrico adequado para que a caixa sopradora produza um conjunto de jatos nas suas saídas com valores de velocidade média. Um dos principais resultados foi obtido para a caixa com 275 orificios, na qual as velocidades médias estiveram dentro do intervalo de 32,5 m/s e 33,1 m/s, que representou um ótimo resultado em termos de balanceamento e uniformidade das vazões de ar. / This study presents an analysis about airflow in ducts with multiple outlets that are identified as blow boxes, when installed in pulp dewatering machines. These boxes work in the drying process leading heated air to a set of nozzles that produce air jets that are impinged against the pulp sheet. It is performed literature review about drying processes and equipment, with a focus on air flow, methods for numerical solution of airflows, their models and parameters, and semi-empirical approach about airflow at the outlets of the duct. The airflow inside the blow box and the output jets are studied by numerical simulation, and semi-empirical model. It is proposed two alternative geometries for these ducts in order to guarantee the greatest possible uniformity in flow rate, and in the average velocity of air jets. In the first alternative is considered that the cross section of the blow box remains constant. In the second one it is considered that the cross section is reduced uniformly along the blow box. An experimental study about the behavior of the airflow in blow boxes, using scaled models, presents results that can validate a set of numerical values obtained in the simulation and also establish characteristics for the drying process. For each alternative two conditions of airflow are adopted. The results obtained through numerical simulation and semi-empirical modeling validates an appropriate geometrical profile for the blow box in order to set the values of average speed within the range required by the drying process. One of the principal results, obtained for the case of boxes with 275 holes, was the average speed within the range of 32,5 m/s and 33,1 m/s, this range represents a great result in tterms of balance and uniformity of air flow.

O presente trabalho trata do desenvolvimento de uma sonda de pressão para medição de magnitude e direção da velocidade em um escoamento de ar. Primeiramente, é feita uma pesquisa sobre métodos e instrumentos de medição de velocidade de escoamentos de ar, utilizando a literatura existente sobre os tipos de medidores e suas restrições e capacidades na medição de direção do escoamento. Em seguida, são escolhidos dois tipos de medidores capazes de atender aos requisitos de fabricação simples e robusta, sendo um deles aplicado a escoamentos bidimensionais (sensor de três orifícios, tipo prisma) e o outro, a escoamentos tridimensionais (sensor de cinco orifícios, tipo pirâmide). É feito o projeto detalhado destes medidores e define-se o método de fabricação dos mesmos, comparando o método da prototipagem rápida com a usinagem. Uma vez fabricados os sensores, são realizados ensaios de caráter investigativo para mensurar a faixa de ângulos de medição de cada sensor. De posse dos resultados, é feito um estudo sobre os coeficientes adimensionais utilizados para a definição do ângulo de escoamento a partir das medições de pressão realizadas pelo sensor. É proposto um novo conjunto de coeficientes adimensionais com os quais se determina uma faixa de medição de ângulos entre -25 e + 25 para a sonda tipo prisma e uma faixa entre -35 e + 35 para a sonda tipo pirâmide. Finalmente, são feitas as curvas de calibração para os sensores e se discute sobre suas aplicações na medição de velocidade de escoamentos de ar. / The present work deals with the development of a pressure probe for measuring magnitude and direction of velocity from an air flow. Initially, it is made a review of methods and instruments to measure air flow velocity, using the existing literature on kinds of instruments with their restrictions and capabilities on flow direction measurement. Secondly, two kinds of sensors are chosen based on the requirements of easy and robust manufacturing, being one of them applied to bi-dimensional flows (three-hole probe, prism type) and the other one for tri-dimensional flows (five-hole probe, pyramid type). The detailed design of these probes is made and the fabrication method is chosen comparing the fast prototyping method with machining. Once these sensors are manufactured, investigative tests are carried out in order to measure the flow angle range for each sensor. With these results, a study is made on the non-dimensional coefficients used for definition of flow angle from the pressure measurements from the sensor. A new set of non-dimensional coefficients is proposed and a flow angle range between -25 and + 25 is determined for the prism probe and a range between -35 and + 35 for the pyramid probe, Finally, the calibration curves are made for the two sensors, followed by a discussion on the applications on air flow velocity measurements.

Este trabalho apresenta um estudo sobre o escoamento de ar em dutos com múltiplas saídas que são identificados como caixas sopradoras, quando instalados em máquinas desaguadoras de celulose. Estas caixas auxiliam o processo de secagem conduzindo ar aquecido até um conjunto de orifícios que produzem jatos que são impingidos sobre as folhas de celulose fabricadas. É realizada revisão bibliográfica abordando processos e equipamentos de secagem, com foco no escoamento de ar, métodos para solução numérica de escoamentos, seus modelos e parâmetros, e abordagem semi-empírica para fluxos de ar na saída de dutos. O escoamento do ar no interior da caixa sopradora e nos jatos de saída são estudados através de simulação numérica, e de modelo semi-empírico. São propostas duas alternativas de geometria para estes dutos de modo que se garanta a maior uniformidade possível na vazão e na velocidade média do ar que saí através dos orifícios Na primeira alternativa considera-se que a seção transversal da caixa sopradora se mantém constante. Na segunda se considera que a seção transversal seja reduzida de modo uniforme ao longo da caixa sopradora. Um estudo experimental sobre o comportamento do escoamento de ar para caixas sopradoras em escala reduzida apresenta resultados que possibilitam validar um conjunto de valores numéricos obtidos na simulação e também estabelecer características para o escoamento de modo a atender o processo de secagem. Para cada alternativa são adotadas duas condições de vazão de ar. Os resultados obtidos pela da simulação numérica e modelagem semi-empírica validam um perfil geométrico adequado para que a caixa sopradora produza um conjunto de jatos nas suas saídas com valores de velocidade média. Um dos principais resultados foi obtido para a caixa com 275 orificios, na qual as velocidades médias estiveram dentro do intervalo de 32,5 m/s e 33,1 m/s, que representou um ótimo resultado em termos de balanceamento e uniformidade das vazões de ar. / This study presents an analysis about airflow in ducts with multiple outlets that are identified as blow boxes, when installed in pulp dewatering machines. These boxes work in the drying process leading heated air to a set of nozzles that produce air jets that are impinged against the pulp sheet. It is performed literature review about drying processes and equipment, with a focus on air flow, methods for numerical solution of airflows, their models and parameters, and semi-empirical approach about airflow at the outlets of the duct. The airflow inside the blow box and the output jets are studied by numerical simulation, and semi-empirical model. It is proposed two alternative geometries for these ducts in order to guarantee the greatest possible uniformity in flow rate, and in the average velocity of air jets. In the first alternative is considered that the cross section of the blow box remains constant. In the second one it is considered that the cross section is reduced uniformly along the blow box. An experimental study about the behavior of the airflow in blow boxes, using scaled models, presents results that can validate a set of numerical values obtained in the simulation and also establish characteristics for the drying process. For each alternative two conditions of airflow are adopted. The results obtained through numerical simulation and semi-empirical modeling validates an appropriate geometrical profile for the blow box in order to set the values of average speed within the range required by the drying process. One of the principal results, obtained for the case of boxes with 275 holes, was the average speed within the range of 32,5 m/s and 33,1 m/s, this range represents a great result in tterms of balance and uniformity of air flow.

O presente trabalho trata do desenvolvimento de uma sonda de pressão para medição de magnitude e direção da velocidade em um escoamento de ar. Primeiramente, é feita uma pesquisa sobre métodos e instrumentos de medição de velocidade de escoamentos de ar, utilizando a literatura existente sobre os tipos de medidores e suas restrições e capacidades na medição de direção do escoamento. Em seguida, são escolhidos dois tipos de medidores capazes de atender aos requisitos de fabricação simples e robusta, sendo um deles aplicado a escoamentos bidimensionais (sensor de três orifícios, tipo prisma) e o outro, a escoamentos tridimensionais (sensor de cinco orifícios, tipo pirâmide). É feito o projeto detalhado destes medidores e define-se o método de fabricação dos mesmos, comparando o método da prototipagem rápida com a usinagem. Uma vez fabricados os sensores, são realizados ensaios de caráter investigativo para mensurar a faixa de ângulos de medição de cada sensor. De posse dos resultados, é feito um estudo sobre os coeficientes adimensionais utilizados para a definição do ângulo de escoamento a partir das medições de pressão realizadas pelo sensor. É proposto um novo conjunto de coeficientes adimensionais com os quais se determina uma faixa de medição de ângulos entre -25 e + 25 para a sonda tipo prisma e uma faixa entre -35 e + 35 para a sonda tipo pirâmide. Finalmente, são feitas as curvas de calibração para os sensores e se discute sobre suas aplicações na medição de velocidade de escoamentos de ar. / The present work deals with the development of a pressure probe for measuring magnitude and direction of velocity from an air flow. Initially, it is made a review of methods and instruments to measure air flow velocity, using the existing literature on kinds of instruments with their restrictions and capabilities on flow direction measurement. Secondly, two kinds of sensors are chosen based on the requirements of easy and robust manufacturing, being one of them applied to bi-dimensional flows (three-hole probe, prism type) and the other one for tri-dimensional flows (five-hole probe, pyramid type). The detailed design of these probes is made and the fabrication method is chosen comparing the fast prototyping method with machining. Once these sensors are manufactured, investigative tests are carried out in order to measure the flow angle range for each sensor. With these results, a study is made on the non-dimensional coefficients used for definition of flow angle from the pressure measurements from the sensor. A new set of non-dimensional coefficients is proposed and a flow angle range between -25 and + 25 is determined for the prism probe and a range between -35 and + 35 for the pyramid probe, Finally, the calibration curves are made for the two sensors, followed by a discussion on the applications on air flow velocity measurements.