A combustão pulsante se apresenta como uma tecnologia promissora para atingir processos com melhor eficiência térmica com redução de emissão de alguns poluentes. Contudo, para o amadurecimento dessa tecnologia, faz-se necessário ainda pesquisas e desenvolvimentos tecnológicos para entender melhor os fenômenos envolvidos. Dentro desse contexto, o presente trabalho se propôs a estudar experimentalmente a influência do campo acústico na combustão de álcool em spray. Para esse experimento, foi projetado um queimador acústico com injetor centrífugo específico para essa tarefa. Os experimentos foram realizados em um combustor cilíndrico, vertical, com diâmetro de 25 cm, comprimento de 125 cm e refrigerado com água circulante em jaqueta. O campo acústico de ondas senoidais que excitou o combustor tinha pressão acústica entre 0 a 5kPa e a variação da freqüência entre 50 a 1300Hz. As medidas foram executadas nas freqüências de excitação do queimador. Os resultados mostraram que a presença do campo acústico pode reduzir consideravelmente as emissões de poluentes decorrentes de oxidação parcial como monóxido de carbono e hidrocarbonetos não queimados; contudo, para os óxidos de nitrogênio a redução desses só ocorre mediante algumas situações de oscilação e, sobretudo, em condições de combustão com elevado excesso de ar. Além disso, a equação da onda acústica foi calculada com as condições de contorno do experimento, concluindo-se que o deslocamento acústico é uma grandeza física melhor do que a freqüência para se estudar a combustão pulsante.

A combustão pulsante tem despertado interesse nas pesquisas atuais devido a indicações de que sua aplicação na geração de energia pode oferecer diversas vantagens, tais como economia de combustível, redução na formação de poluentes, aumento na taxa de transferência de calor por convecção e investimento reduzido, em comparação com outras novas tecnologias de combustão. Um estudo experimental foi conduzido com o objetivo de investigar os efeitos da combustão com a presença de oscilações acústicas na formação de fuligem em uma chama difusiva laminar de jato livre. O queimador de escala laboratorial operou com gás liquefeito e petróleo (GLP) com e sem oscilação, para as mesmas situações de entrada. O escoamento de combustível foi excitado acusticamente, antes da saída do queimador, por um alto-falante estrategicamente posicionado. Os experimentos foram conduzidos para uma vazão de 0.14 g/s de GLP. Para quantificar a presença de fuligem foi utilizada a técnica de incandescência induzida por laser. Os resultados indicam que em alguns casos, a combinação de freqüência e amplitude de oscilação na chama reduz a presença de fuligem praticamente à zero.

Este trabalho apresenta um estudo experimental sobre a influência do campo acústico na emissão de radicais instáveis e no perfil de velocidade de uma chama difusiva de GLP (Gás Liquefeito de Petróleo). Para tanto, foram empregadas as técnicas de espectroscopia de emissão e Velocimetria por Imagem de Partículas (PIV). Para determinadas combinações de freqüência e amplitude, a chama teve sua superfície diminuída, houve o desenvolvimento de uma região azul e a redução da altura da chama, todos indicadores de uma melhor mistura combustível-ar. Os dados espectroscópicos mostraram que os maiores sinais de emissão dos radicais, CH$^{*}$ e C$_{2}^{*}$, estavam associados à zona azul da chama e às maiores amplitudes da pressão acústica impostas ao jato de combustível. Os experimentos com PIV mostraram que o jato é modulado pelas condições de excitação acústica. No momento em que o jato era expandido, verificou-se a intensificação das instabilidades na interface jato-ar, as quais apresentaram-se como vórtices de grande escala. No momento de compressão, esses vórtices de grande escala eram "quebrados", resultando em vórtices de pequena escala no interior do jato, os quais intensificam a taxa de mistura entre combustível-ar.

Já é conhecido que nos últimos 50 anos muitos sistemas de propulsão, principalmente os motores foguete, tanto a propelente sólido como líquido, tem apresentado muitos problemas de instabilidade de combustão, sendo esta a maior preocupação durante a fase de projeto. Essas instabilidades se manifestam principalmente através de oscilações de pressão na câmara e muitas vezes na forma de modos acústicos fundamentais, ou seja, instabilidades acústicas e as mesmas podem aumentar a taxa de transferência de calor para as paredes da câmara, podendo levá-la a explosão. O presente trabalho tem como principal finalidade a avaliação de uma metodologia para o projeto de dispositivos passivos (ressonadores de Helmholtz) para o controle de instabilidades acústicas em câmaras de combustão. Como primeiros passos foram feitos ensaios acústicos para se conhecer as características acústicas da câmara. A partir destes dados foi feito um cálculo utilizando o modelo do Ressonador de Helmholtz para se definir as dimensões do ressonador a ser construído para amortecer uma determinada freqüência de ressonância selecionada. Os resultados obtidos com ensaios a frio se mostram satisfatórios no percentual de absorção para a freqüência de projeto e também em uma faixa próximo desta. Bom resultado também é obtido na predição das freqüências ressonantes da câmara. Ensaios a quente também foram realizados para verificar o comportamento do ressonador nestas condições. Os dados experimentais permitem afirmar que a metodologia empregada pode ser útil para o dimensionamento de ressonadores que permitem atenuar os efeitos de instabilidade de combustão.

Pulsating combustion is a technique that directly intervenes in combustion processes modifying pollutant emissions and increasing thermal efficiency by varying pressure and temperature in the flame region. The pulsations accelerate mixture rate between oxidant and fuel, resulting in a more intense combustion process, with low fuel waste and potential for low emission of pollutants originated by partial combustion, such as carbon monoxide, unburned hydrocarbons, and soot. The flame structure is modified by introducing an acoustic field in the process, and the flame has its color changed from yellowish, with a high formation of soot, to bluish. This bluish color of the flame is a feature of premixed flames. The main focus of this work is to use acoustic field in order to promote a homogeneous mixture between oxidant and natural gas under extremely lean conditions, thereby trying to conciliate low emissions of both incomplete combustion products and NOx. Besides, a preliminary study was carried out in order to figure out how combustion instabilities could affect the combustion process. It was verified that combustion instability occurrence is strongly influenced by energy availability and flame velocity. Moreover, when considering pollutant emissions, it was noticed that when the maximum acoustic velocity overcame the flow velocity, there was inversion of pollutant emission behavior due to flow reversibility and deceleration. Therefore, acoustic displacement is the most important parameter to understand and control pollutant emissions. Furthermore, at some conditions, especially at low frequency, it was possible to reduce partial combustion product emissions without prompting NOx formation. .

O presente trabalho está inserido no campo de investigação do movimento. Sua finalidade é a compreensão da interação entre o processo de combustão e as ondas acústicas. Experiências anteriores mostraram que sob ondas acústicas e em certas condições, a combustão não pré-misturada pode se comportar como uma combustão pré-misturada nos aspectos de baixa emissão de poluentes e mantendo a característica favorável de não estar sujeita a ignição no compartimento de pré-mistura. A informação sobre o campo de velocidades é fundamental para se entender a interação entre a chama e as ondas acústicas. Essa informação foi obtida através da técnica de velocimetria por imagem de partículas (PIV), cuja taxa de aquisição máxima é de 15 Hz, muito menor que as frequências das ondas acústicas investigadas. Para superar essa limitação, foi desenvolvida uma metodologia que a partir de medidas de velocidade uniformemente distribuídas é capaz de indicar a velocidade média do escoamento e a velocidade acústica. Foi feita uma avaliação abrangente da confiabilidade da técnica de PIV usada para medir velocidade acústica, a qual mostrou que os resultados tem alta confiabilidade. Foram realizadas com êxito medidas de velocidade acústica e de corrente acústica em escoamentos não reativos e reativos. A corrente acústica identificada difere dos tipos de correntes acústicas já conhecidas, como a de Rayleigh, de Eckart e de Schlichting, para as quais as velocidades de corrente estão numa ordem de grandeza menor que a velocidade acústica; enquanto, nesse tipo as velocidades de corrente estão na mesma ordem de grandeza que a velocidade acústica. Foi encontrado um número de Strouhal crítico, acima do qual esse tipo de corrente acústica não ocorre. Os resultados da experiência mostram que a corrente acústica encontrada move o ar periférico para o interior da chama.

Este trabalho descreve os resultados de um estudo para verificação do comportamento da resposta acústica do volume da coifa do VLS, em baixa freqüência, quando aplicada uma condição de contorno de pressão, uniformemente distribuída em sua superfície, correspondente a um nível de pressão sonora global estimado em 160 dB, como uma aproximação à aplicação da condição de contorno de velocidade quando da vibração estrutural da coifa, devido à excitação acústica. Os resultados obtidos através do modelo acústico de elementos finitos do volume da coifa, utilizando o programa LMS/SYSNOISE 5.6, são utilizados em um estudo para verificação da viabilidade de um dispositivo reativo (ressonador de Helmholtz), escolhido para a solução do problema de ruído acústico apresentado.

As técnicas de controle ativo de vibrações (AVC) têm sido bastante desenvolvidas em diversas áreas da indústria, especialmente na aeronáutica. O presente trabalho trata de um sistema de controle ativo de vibrações, com múltiplas entradas e múltiplas saídas que atua em uma banda larga de frequências a fim de reduzir os níveis vibratórios de uma estrutura aeronáutica (seção de fuselagem do ERJ 190) sob excitação de um ruído branco. A planta teve suas FRFs reconstituídas à partir da metodologia de autovalores e autovetores, cujos valores são provenientes de um modelo numérico. O algoritmo de controle é o Fx-LMS implementado com estruturas não-recursivas (filtros FIR), tendo 7 entradas e 6 saídas, o qual apresentou reduções na banda de frequência considerada de, aproximadamente, 15dB para todos os pontos controlados. Tais resultados, se inseridos em um contexto de controle de ruído, podem reforçar a vertente do contole de ruído através do controle ativo das vibrações estruturais, técnica atualmente referenciada por ASAC - Acoustic Structural Active Control.