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Estudo do controle de poço considerando-se o comportamento de fases da mistura gás-líquido / Study of well control considering phase behavior of the gás-liquid mixtureBezerra, Evilene Matias 04 July 2006 (has links)
Orientador: Paulo Roberto Ribeiro / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica e Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-08-23T20:47:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2006 / Resumo: Durante a operação de perfuração com fluidos base óleo, particularmente fluidos orgànicos, o entendimento do comportamento da mistura fluido de perfuração e fluido invasor (numa situação de kick) é de suma importância para o controle do poço. Especialmente na situação de um kick de gás, a detecção do influxo e a previsão de pressões no poço e da distribuição de fases (líquida e gasosa) durante a circulação, são bastante dificultadas quando se utilizam fluidos orgânicos. No presente trabalho foram realizados dois estudos: i) modelagem termodinâmica de misturas multicomponentes e ii) modelagem do controle de poço, utilizando-se os resultados referentes ao comportamento de fases de misturas gás-liquido. O modelo termodinâmico se baseou na equação de estado de Peng-Robinson, trabalhando-se com regras de mistura e parâmetros de interação binária através de um método de contribuição de grupo. A validação da modelagem termodinâmica foi feita através da comparação de resultados obtidos com dados da literatura. O modelo para estudo do controle de poços utilizou a modelagem termodinâmica desenvolvida, o que permitiu a previsão de pressões e de volumes no interior do poço, durante a circulação de um kick de metano. O efeito da solubilidade do gás no fluido de perfuração durante detecção e circulação do influxo foi realizada através de uma análise de sensibilidade de parâmetros / Abstract: During drilling operations with oil based fluids, particularly organic fluids. the understanding of the behavior of the invading and drilling fluid (during a kick situation) is a very important issue. Specially in a gas kick occurrence, kick detection. Pressure and volume prediction, as well as phase distribution (liquid and gas) during influx circulation, are more difficult to evaluate when synthetic fluids are applied. ln the present work two studies have were performed: i) thermodynamic modeling of multi-component mixtures; and ii) well control simulation applying the gas-liquid phase behavior results. The thermodynamic model was based in Peng-Robinson EOS, working with mixing rules and binary interaction parameters through a group contribution method. The validation of the thermodynamic modeling was performed by comparison of the computed results with published data for various gas-liquid mixtures The developed well control simulator applied the PVT modeling, what allowed the prediction of wellbore pressure and volumes during the methane kick circulation out of the hole. The study of the effect of gas solubility in the drilling fluid was conducted by a parameter sensitivity analysis / Mestrado / Reservatórios e Gestão / Mestra em Ciências e Engenharia de Petróleo
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Modelagem e simulação de motores a combustão interna por tecnicas da fluidinamica computacional (CFD)Kasper, Fabio Roberto Sulzbacher 28 February 2003 (has links)
Orientador: Miton Mori / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-03T12:23:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2003 / Resumo: A performance dos motores à combustão interna e suas emissões são governadas por processos fluido dinâmicos não-estacionários. Um bom entendimento destes processos é fundamental para melhorar as características de um motor, e as técnicas da Fluidodinâmica Computacional (CFD) são capazes de reproduzir informações detalhadas a respeito deste escoamento. Entretanto, simulações numéricas de motores ocorrem raramente, e um dos principais empecilhos destas simulações é justamente a dificuldade de abordar este problema, pois se esbarra com a complexidade geométrica do movimento do pistão e das válvulas, além das diversas interações fenomenológicas nos termofluidos presentes no cilindro. O objeto de estudo deste trabalho é a câmara de combustão de um motor FIAT Palio 1.0, com duas válvulas por cilindro e quatro estágios. O pacote computacional utilizado é o CFX-TASCflowTM, um código que se baseia no método dos volumes finitos, porém com abordagem em elementos finitos. Idealiza-se uma câmara de combustão bidimensional, e sua geometria é composta de um cilindro e duas válvulas, as quais, através de sub-rotinas personalizadas, movimentam-se em função do tempo. Para a turbulência, utiliza-se o modelo k-é padrão. Objetiva-se neste trabalho estudar a combustão de diferentes combustíveis nesta câmara de combustão. Os combustíveis avaliados são o metano e o heptano, em que dois mecanismos de reação, um de simples e outro de dupla etapa, são avaliados para o metano, e um mecanismo com quatro etapas de reação é avaliado para o heptano, perfazendo assim três estudos de caso. Apresentam-se resultados qualitativos da fluido dinâmica do motor trabalhando a frio, isto é, sem reação, em que gráficos vetoriais e iso-superfícies de temperatura e pressão são exibidos ao longo dos vários estágios do motor, além de resultados quantitativos, referentes aos três estudos de caso, na forma de gráficos de temperatura, pressão e concentração medidos na base do pistão. Os principais resultados demonstram que a metodologia empregada, baseada nas técnicas de CFD, mostra-se apta a reproduzir o comportamento fenomenológico desta câmara de combustão. E verifica-se ainda, poucas diferenças entre os mecanismos de reação e os combustíveis avaliados a partir do modelo de combustão utilizado neste trabalho / Abstract: Internal combustion engine performance and exhaust emissions are governed by unsteady fluid dynamic processes. A clear understanding of these processes is fundamental to improving engine characteristics. Computational Fluid Dynamics (CFD) techniques are able to produce detailed information throughout the flow. However, numerical simulations of internal combustion engines occur rarely and one of its main issues is the difficulty to approach this problem. There is a complex geometric issue about the piston and valves movement and there are several interactions between the fluids within the combustion chamber. The target case of this work is the four-stroke combustion chamber of a FIAT Palio 1.0 containing two valves for each cylinder. The computational code used is CFX- TASCflowTM which is a finite volume code based on a finite element approach. A two-dimensional combustion chamber has been built and its geometry is composed by a cylinder and two valves which, through customized subroutines, there is motion in function of time. The standard form of k - E: is used as the turbulence model. The objective of this work is to study several fuel combustion in this chamber. The chosen fuels are methane and heptane, where two reaction mechanisms, one single-step and another two-steps, are evaluated for methane, and a four-step overall mechanism is evaluated for the heptane, i.e. three study cases. First is presented the qualitative results of the engine fluid dynamics having no reaction, where vector plots and temperature and pressure isosurfaces are shown over the engine strokes. The quantitative results referring the three study cases are presented through temperature, pressure and concentration plots measured in the piston base. The main results demonstrate that the methodology used, based on the CFD techniques, reveals the aplicability of its modeling and the combustion chamber behavior. Also is verified few differences between the reaction mechanisms and the fuels evaluated from the combustion model used in this work / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química
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Escolha de arranjos preferenciais de serpentinas internas em tanques de mistura utilizando a fluido-sinamica computacionalPeixoto, Simone Maria Coimbra 29 October 1998 (has links)
Orientador: Jose Roberto Nunhez / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-24T18:12:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 1998 / Resumo: Os tanques de mistura são muito utilizados nas indústrias químicas para processar produtos de alto valor agregado. No entanto, apesar da sua grande importância nas indústrias químicas, poucas informações estão disponíveis sobre como o desempenho desses equipamentos é influenciado pela configuração mecânica do agitador, pelo tipo de superfície de troca térmica e pelo modo de operação. Um entendimento mais profundo destes fenômenos pode proporcionar meios de se otimizar projetos de reatores que sejam condizentes com uma melhor circulação interna do fluido e uma troca de calor mais eficiente. Este estudo tem o objetivo de estudar o arranjo geométrico de um tanque de mistura com um agitador tipo turbina Rushton e com serpentinas helicoidais para resfriamento conforme o trabalho sugerido por Oldshue e Gretton (1954), visto que até hoje este arranjo é utilizado por muitas indústrias nos projetos desses tanques. Trabalhos anteriores criticaram esta geometria porque este arranjo apresenta serpentinas posicionadas na altura da descarga do fluxo proveniente do agitador. Com as simulações realizadas neste estudo constatou-se que o arranjo do tanque com serpentinas pode sofrer modificações quanto à forma do tanque e ao arranjo do feixe de serpentinas, possibilitando a proposição de geometrias que proporcionam melhor mistura e controle de temperatura. Este trabalho utiliza o pacote computacional CFX-F3D para a realização das simulações. O modelo é bidimensional e o tanque opera em regime laminar. O pacote utiliza o método dos volumes finitos com variáveis colocalizadas e sistema de coordenadas "body-fitted" para resolver as equações do modelo. A comparação dos resultados obtidos, através de várias simulações de arranjos de serpentinas, permitiu a obtenção de um arranjo otimizado de serpentinas que apresenta um controle de temperatura mais eficiente e um melhor coeficiente de transferência de calor com minirnização dos gastos de energia / Abstract: Stirred tank reactors are extensively used in chemical industries to process low volume products of high value. Despite its importance, little is known about the performance of such systems. The mechanical configuration of the internals, in particular the impeller and the heat transfer surfaces, as well as mode of operation, have a deep effect in the flow. A deeper knowledge of the behaviour of such systems may provide ways to improve the mechanical designoThe aim of this study is to analyse the experimentalgeometry of a stirred tank reactor with a Rushton turbine impeller and helical coils according to the work of Oldshue and Gretton (1954), since this kind of configuration is still employed in reactor design in our days. Previous work criticised the experimental apparattus because it employs coils at the same height of the impeller blades. The simulated results showed that it is possible to modify vessel shape and coil helix which lead to designs consistent with better mixing and heat transfer. This work uses the CFX 4.1 fluid dynamics package for the calculations. The model calculates the three velocities in a two dimensional mesh for laminar flow. The software uses fínite volumes with colocalized variables and body fitted coordinates. Simulation results with varying vessel shapes and coil positions led to the determination of optimized designs with more efficient temperature control and better heat transfer coefficient, which allows reduced energy operating costs / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química
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Soluções ultra fracas, fracas, brandas e fortes para equações do tipo Navier-Stokes / Very weak, weak, mild and strong solutions for the equations of Navier-Stokes typeVillamizar Roa, Elder Jesus 07 April 2005 (has links)
Orientadores: Marko Antonio Rojas Medar, Maria Angeles Rodriguez Bellido / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas. Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica / Made available in DSpace on 2018-08-04T14:33:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2005 / Resumo: Abordamos vários problemas relativos à existência, unicidade, regularidade e estabilidade de alguns sistemas de equações do tipo Navier-Stokes; Estudamos a existência de soluções ultra fracas para as equações de Boussinesq estacionárias, com condições de fronteira ouco regulares, do tipo Dirichlet para a velocidade e condições mistas do tipo Dirichlet e Neumann para a temperatura. Seguidamente provamos a existência de soluções tempo-periódicas brandas e fortes em domínios não limitados para as equações de Boussinesq de evolução em espaços de Lorentz. Via a teoria de semigrupos provamos resultados de existência global, comportamento assintótico e estabilidade das soluções para as equações de fluidos micropolares. Posteriormente consideramos uma classe de equações não lineares estacionárias abstratas em um espaço de Hilbert separável e mostramos algumas propriedades qualitativas relativas a esse modelo, entre elas, uma propriedade sobre a cardinalidade do conjunto das soluções do modelo abstrato em questão e uma propriedade de dependência contínua das soluções com respeito aos dados do problema. Finalmente provamos a existência de soluções fortes para as equações de Navier-Stokes com densidade variável em domínios espaciais não limitados / Abstract: The main objective of this work is to study the number of solutions of polynomial equations over finite fields. For that we used basic results on Character sums and on the number of solutions of a Quadratic Form. This approach uses elementary techniques even considering the increasing on computations. Therefore this method allowed us to study and determine formulae for the number of solutions of certain polynomial equations well known, without the need of more sophisticated tools. Among the applications of the obtained formulae, we have some examples of plane algebraic curves which number of rational points achieve the Weil bound, that is, maximal curves which are of great interest in code theory. In addition, other examples were obtained of projective manifolds over finite fields which number of points achieve the Weil-Deligne bound / Doutorado / Equações Diferenciais Parciais / Doutor em Matemática
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[en] APPLICATION OF SELF-ADAPTIVE MESHES METHODS TO PROBLEMS IN FLUID DYNAMICS: A COMPARATIVE STUDY / [pt] APLICAÇÃO DE MÉTODOS DE MALHAS AUTO-ADAPTATIVAS A PROBLEMAS EM DINÂMICA DOS FLUIDOS: UM ESTUDO COMPARATIVOGUENTHER CARLOS KRIEGER FILHO 09 March 2018 (has links)
[pt] Este trabalho aplica três métodos básicos de malhas auto-adaptativas em problemas de mecânica dos fluidos e transmissão de calor. Um método unidimensional é aplicado a problemas descritos pela equação generalizada de Burgers. Um método bidimensional é aplicado ao problema da. cavidade com tampa móvel para números de Reynolds Iguais a 100, 500 e 1000 e ao problema de convecção natural em uma cavidade para números de Rayleigh iguais a 10 elevado a 3,10 elevado a 4,10 elevado a 5 e 10 elevado a 6. Um terceiro método, fundamentado em um sistema de equações elípticas é proposto e aplicado ao problema de convecção natural na cavidade, para análise de desempenho. Procura-se definir, para cada aplicação, critérios como: a) variável indicada para dirigir a adaptação; b) especiacação da intensidade desejada na adaptação e c) justificação para o uso de malhas auto-adaptativas no problema em estudo. Observa-se, nos problemas unidimensionais, que quando o problema tem uma região única de intensos gradientes, a adaptação da malha funciona convenientemente, especialmente na presença de um termo de fonte. No problema da cavidade com, tampa móvel, verifica-se que a função de corrente deve dirigir a adaptação. Para Re igual a 1000 o método empregado consegue melhorar a descrição geral do problema. O problema
de convecção natural apresenta melhores resultados para Ra: 10 elevado a 6 e com a adaptação
dirigida pelo gradiente da temperatura que está diretamente relacionado ao termo de
fonte do problema (forças de empuxo). São consideradas as características geométricas de ortogonalidade e suavidade das malhas adaptadas. Para isso, compara-se malhas obtidas pelos métodos bidimensionais
implementados. Observa-se que o método fundamentado no sistema elíptíco consegue
concentrar a malha nas regiões de intensos gradientes, sem danos excessivos naquelas
características. / [en] The present work is concerned to the study and implementation of self-adaptive
grids to tluid mechanics and heat transfer problems. Initially, a ID method is applied
to simple problems described by the generalized Burger-s equation, After that, a 2-D
method is applied to the wall driven Cavity with Reynolds numbers equal to 100, 500
and 1000 and to the natural convection problem inside cavltles with Rayleigh numbers equal to 10 to the third power, 10 to the fourth power, 10 to the fifth power and 10 to the sixth power. A third method, based on a system of elliptic equations is proposed and applied to this natural convection problem, for error assessmet. For each application, one seeks to define criteria such as: a) most suitable dependent variable to drive the adaptive technique; b) intensity of the adaptive technique and c) need for the
use of the technique at all. From the 1-D problems, it may be concluded that in presence of single regions of strong gradients, the technidne works line, specially shenever a source term is present.
From the wall driven cavity problem, it appears that the stream function is most suitable
to be the driving force for the adaptation. For instance, for Reynolds number on the
order of 1000, the used method works well. The natural convectlon problem indicates
best results for high Rayleigh numbers, say 10 to the sixth power, and with the use of the temperature gradient that is straight related to the source term, that is, buoyancy in the case. In the present work, geometric characteristics such as ortogonality and smooth are considered. Among the three methods, studied, it seems that the elliptic one, proposed here, is able to concentrate grid points Whenever needed, without severe penalization to those characteristics.
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[en] NUMERICAL AND COMPUTATIONAL SIMULATION OF LOW DENSITY TURBIDITY CURRENTS FOR BASIN SEDIMENTATION / [pt] SIMULACAO NUMERICA E COMPUTACIONAL DE CORRENTES DETURBIDEZ DE BAIXA DENSIDADE PARA SEDIMENTACAO DE BACIASFABIO PEREIRA FIGUEIREDO 21 July 2010 (has links)
[pt] Correntes de turbidez ocorrem tanto na natureza como em situações
criadas pelo homem. Segundo alguns pesquisadores, grande parte das reservas
de petróleo conhecidas no mundo estão armazenadas nos reservatórios de
hidrocarbonetos formados a partir dos sistemas turbidíticos. Tendo em vista a
importância dessas correntes, este trabalho pretende propor um modelo
numérico consistente e com baixo custo computacional, capaz de auxiliar na
previsão de sedimentação de bacias nos processos de modelagem estratigráfica
no contexto do simulador numérico de sedimentação tridimensional com ênfase
nos processos deposicionais em ambientes de talude plataforma e bacia,
chamado Steno, e validar o modelo numérico proposto através de simulações
físicas conduzidas no Instituto de Pesquisas Hidráulicas da Universidade Federal
do Rio Grande do Sul. O modelo numérico proposto é baseado nas equações de
Navier-Stokes, que são resolvidas tirando-se a média na profundidade do perfil
de velocidades característico. Além disso, uma aplicação gráfica tridimensional
para simulação numérica de correntes de turbidez, chamada Turb3D, foi
desenvolvida com base nas equações propostas. O programa possui uma
interface gráfica amigável para o usuário no que diz respeito à entrada de dados,
solução e visualização dos resultados. Os resultados obtidos mostraram que
apesar do modelo numérico possuir um bom desempenho computacional, se
comparado com os complexos modelos numéricos existentes, não foi possível
reproduzir com precisão a evolução das correntes de turbidez e seus depósitos.
Contudo, acredita-se que a abordagem dada ao problema de simulação
numérica de correntes de turbidez apresentada neste trabalho pode fornecer
bons resultados. Entretanto, é fundamental que seja dada continuidade a
pesquisa, de modo que ajustes e melhorias ao modelo proposto possam ser realizadas. / [en] Turbidity currents occur in both natural and man-made situations. In
agreement with some researchers, most of the world’s oil reserves are stored in
hydrocarbon reservoir built by turbidity systems. Because of the importance of
these currents, this work proposes a consistent and efficient numerical method
for simulations of turbidity currents for basin sedimentations predictions in the
stratigraphic modelling process, which will be incorporated to the numerical
simulator of sedimentation 3D called Steno. In order to validate the proposed
numerical model experiments were conducted at the Hydraulics Research
Institute of Federal University of Rio Grande do Sul. The proposed numerical
model is based on Navier-Stokes equations that are solved in the depth-average.
Moreover, a three-dimensional graphic application for numerical simulations of
turbidity currents called Turb3D was developed. The application user interface
provides a common, user-friendly, graphical environment for pre-processing,
solution and post-processing. Despite the good computational performance
achieved by using this approach, the method presented did not reproduce
accurately the evolution of turbidity current and their deposits. However, it is
believed that the approach to the numeric simulation of the turbidity current
problem given in this work can provide better results, although this research
should continue and improvements should be made.
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[en] NUMERICAL ANALYSIS OF FLOW PATTERN IN HORIZONTAL TWO-PHASE SLUG FLOW STATISTICALLY PERMANENT / [pt] ANÁLISE NUMÉRICA DO ESCOAMENTO BIFÁSICO HORIZONTAL EM PADRÃO DE GOLFADAS ESTATISTICAMENTE PERMANENTEROBERTO CARLOS CHUCUYA HUALLPACHOQUE 18 April 2011 (has links)
[pt] O escoamento bifásico no regime de golfadas é um padrão de escoamento que requer esforço em sua caracterização e modelagem, devido às características marcantes da distribuição espacial das fases, que gera intermitência ao escoamento. Este escoamento ocorre na presença de uma grande faixa de vazões de gás e líquido, em tubulações de diâmetro médio e pequeno, com variação periódica da densidade, fração de vazio e pressões na seção transversal da tubulação. No presente trabalho estuda-se numericamente o regime de golfadas ao longo de tubulações horizontais utilizando-se o Modelo de Dois Fluidos. Uma análise detalhada das estatísticas do escoamento é realizada com a caracterização dos principais parâmetros de uma golfada, como comprimento, velocidade da frente e cauda e freqüência de passagem das golfadas ao longo da tubulação. Os dados obtidos das simulações são analisados através de histogramas de distribuição assim como de funções densidade de probabilidade (PDF) das variáveis hidrodinâmicas, destacando-se o caráter estocástico do escoamento no padrão de golfadas. Adicionalmente, comparações com dados de trabalhos experimentais da literatura foram realizadas com concordância muito boa. / [en] Slug flow is a two-phase flow pattern that requires large effort in its characterization and modeling, due to special characteristics of the phase’s spatial distribution, which causes flow intermittency. This flow occurs in a wide range of gas and liquid flow rates in pipes of medium and small diameters, with periodic variation of density, void fraction and pressures in pipe-cross-section. This work presents a numerical study of the slug regime through horizontal pipes using the Two-Fluid Model. A detailed statistical analysis of the flow was carried out with characterization of main slug parameters, such as slug length, front and tail velocities and slug frequency along the pipeline. The numerical results were analyzed through distribution histograms as well as probability density function (PDF) of the hydrodynamic variables, showing the stochastic characteristic of slug flow pattern. Further, comparisons with experimental data from the literature were performed, showing very good agreement.
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[en] NON-LOCAL SIMILARITY METHOD WITH BOUNDARY LAYER PROBLEMS THROUGH CROCCO TRANSFORMATION / [pt] MÉTODO DE NÃO-SIMILARIDADE LOCAL ATRAVÉS DA TRANSFORMAÇÃO DE CROCCO EM PROBLEMAS DE CAMADA LIMITERICARDO GALVÃO MOURA JARDIM 10 November 2011 (has links)
[pt] A transformação de coordenada introduzida por L. Crocco, para a solução do escoamento de fluidos compressíveis sobre a placa plana isotérmica, é utilizada de uma forma original, com o intuito de se aproveitarem as vantagens inerentes a esta transformação no método de Não-Similaridade Local, idealizado por E. M. Sparrow, na solução de camada limite não-similares incompreensíveis. A transformação de Crocco é aplicada às equações de conservação em convecção forçada que regem os escoamentos laminar, de propriedades físicas constantes e bidimensionais, em torno de sólidos. Dois problemas não-similares devido a forma da velocidade potencial, o cilindro em escoamento transversal e o escoamento desacelerado de Howarth, são resolvidos a fim de ilustrar-se este novo procedimento. Na solução destes casos considera-se inclusive o efeito da função dissipação. Os resultados dos problemas hidrodinâmico e térmico são comparados aos da literatura disponível e uma boa concordância foi observada. / [en] The coordinate trnsformation developed by L. Crocco to obtain the solution of the compressible fluid flows over isotermal flat plates is originally employed in the present work, with the purpose of adding its inherent advantage to the Non-Similarity Method idealized by E. M. Sparrow, in the solution of the incompressible non-similar boundary layers. The Croccos’s transformation is applied to the conservation equation for forced convection, laminar, Constant properties and two-dimensional flows freestream velocity distribution, the cylinder in crossflow and the Howarth’s retarded flow, are solved with a view to illustrating the new procedure. In those solutions the effect of frictional heat is also considered. The results of hydrodynamic and thermal problems are compared with available published information and good agreement was observed.
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[en] EXPERIMENTAL ANALISYS OF A FLUID HEATING BY MICROWAVE IN A RESONANT CYLINDRICAL CAVITY / [pt] ANÁLISE EXPERIMENTAL DO AQUECIMENTO DE FLUIDOS POR MICROONDAS NUMA CAVIDADE RESSONANTE CILÍNDRICAMARIA HELENA FARIAS 01 July 2015 (has links)
[pt] Este trabalho mostra um estudo experimental realizado numa cavidade ressonante cilindra, dentro da qual, através de um tubo concêntrico à mesma, escoam fluídos. Dentro desta cavidade é inserida potência em microondas, que tem por objetivo aquecer o fluido escoante.
Não é trivial prever-se a distribuição do campo elétrico dentro de uma cavidade ressonante, pois a forma geométrica da cavidade, conjuntamente com diversos parâmetros do material nela inserido, para absorver potência em microondas são variáveis que muito influenciam na intensidade e distribuição do campo eletromagnético interno à mesma.
Por isso, ao se aquecer amostras cujas dimensões não permitem analisar-se o grau de absorção de energia através da teoria da perturbação em cavidades, faz-se necessário ema verificação experimental, além da teórica, no estudo do processo.
O objetivo deste trabalho é analisar a influência de perturbações do interior da cavidade, visando-se a possibilidade de otimização prática do aquecimento de fluidos nesta. Tais alterações no interior da cavidade são três hastes metálicas localizadas numa seção transversal da mesma, além da variação do diâmetro externo do tubo pelo qual o fluido a ser aquecido escoará.
O estudo das cavidades, em busca da otimização do aquecimento dentro das mesmas, traz, como retorno, menor desperdício de energia aplicada nestes sistemas de aquecimento. / [en] This work shows an experimental study accomplished on a cylindrical resonant cavity, inside of which, through a tube concentric to it, fluids flow. Inside the cavity is inserted microwave power, whose aim is to heat the flowing fluid.
It s not trivial to foresee the electric field distribution inside a resonant cavity. Its geometric shape, together with several parameters, and the material in it inserted to absorb microwave power are variables that influence on the intensity and electromagnetic field distribution inside de cavity.
Therefore, to heat samples whose dimensions don’t allow the absorption degree of energy through perturbation theory in cavities to be analyzed, it is necessary to verify both experimentally and theoretically all the process on study.
The objective of this work is to analyze the influences of disturbances inside a cavity, seeking the practical possibility of heating optimization of the fluids inside of it. Such modification consists of three metallic stems placed on a transversal section of the cavity, besides the variation of the tubes external diameter where the fluid to be heated will flow.
The cavitie s study, seeking for the optimization of the heating inside of it, has a result less waste of applied energy on these heating systems.
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Estudo numérico e experimental do escoamento sobre um rotor eólico Savonius em canal aerodinâmico com alta razão de bloqueioAkwa, João Vicente January 2014 (has links)
Neste trabalho, são inicialmente discutidas as dificuldades referentes à obtenção de resultados numéricos para a operação de uma turbina Savonius independentes do grau de discretização, tamanho de domínio de cálculo e de máximo tempo físico simulado. Também são relatadas as divergências entre as metodologias numéricas e experimentais adotadas por diversos autores, que dificultam análises e comparações dos resultados obtidos por meio dessas metodologias com os resultados próprios obtidos. Devido a esses fatos, no presente trabalho, uma série de procedimentos experimentais e numéricos são realizados para efetuar análises do escoamento sobre uma turbina eólica Savonius. Nos experimentos em canal aerodinâmico, perfis de velocidade e parâmetros da turbulência são obtidos pela técnica de anemometria de fio quente. Medições com o uso de tubos de Pitot e manômetros eletrônicos são efetuadas para avaliar a variação da pressão e os perfis de velocidade média em posições selecionadas. Além de dados para análise, informações úteis para uso como condições de contorno nas simulações numéricas também são obtidas. Os fenômenos são reproduzidos através de simulações numéricas pelo Método de Volumes Finitos, que solucionam as equações da continuidade, de Navier-Stokes com médias de Reynolds e do modelo de turbulência k-ω SST. Análises experimentais e numéricas considerando o escoamento sobre um cilindro, que mantém semelhanças com o escoamento sobre o rotor, também são realizadas. Simulações numéricas do escoamento sobre o cilindro são efetuadas, fornecendo resultados representativos do escoamento real, quando geometrias tridimensionais são aplicadas na modelagem numérica. Nas simulações do escoamento sobre o rotor Savonius em condição estática, resultados representativos do escoamento real são obtidos com o uso de uma modelagem que leva em consideração a rugosidade das pás do rotor, estacionado na posição angular de 90°. Para posições angulares menores, não se obteve uma boa concordância entre os resultados experimentais e numéricos. A realização deste trabalho fornece informações úteis para a análise do fenômeno e tem potencial para contribuir com futuros trabalhos desse tema. / This research work initially presents a discussion about the difficulties related to obtaining numerical results for the operation of a turbine Savonius independent of the degree of discretization, calculation domain size and maximum physical time of the simulation. The differences between the numerical and experimental methodologies adopted by various authors difficult the analysis and comparisons of the results obtained through these methods with the results obtained by the methodology. Due to these facts, in this research work, a series of experimental and numerical procedures are performed to conduct analyzes of flow over a Savonius wind turbine. In the experiments on aerodynamic channel, velocity and turbulence profiles parameters are obtained by the technique of hot wire anemometry. Measurements using Pitot tubes and electronic manometers are made to evaluate the variation of pressure and mean velocity profiles at selected positions. In addition to data analysis, useful information for use as boundary conditions in the numerical simulations are also obtained. The phenomena are reproduced through numerical simulations by Finite Volume Method, that solve the equations of continuity, Reynolds-averaged Navier–Stokes equations and the equation of the turbulence model k-ω SST. Experimental and numerical analyzes considering the flow over a cylinder, which holds similarities with the flow over the rotor, are also performed. Numerical simulations of the flow over the cylinder are made, providing results representative of the actual flow when three-dimensional geometries are applied in numerical modeling. In flow simulations over the Savonius rotor in static condition, at 90°, representative results of the actual flow are obtained using a model that takes into account the roughness of the rotor blades. For smaller angular positions a good agreement between experimental and numerical results was not obtained. This work provides useful information for the analysis of the phenomenon and has the potential to contribute to future work on this theme.
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