A T E N C I Ó ! ! !Per consultar aquesta tesi cal navegar partint del fitxer 0INICI.pdfRESUMENLas variables físicas que describen la mezcla, son perfectamente comparables para experimentos de laboratorio estudiados por un nutrido grupo de investigadores en la dinámica de fluidos medioambientales. En este trabajo se relacionan variables de tipo físicas y biológicas y se destaca el uso de las primeras como ayuda en la interpretación de las variables biológicas, demostrándose su utilidad. Se utilizan además distintos experimentos de laboratorio enfocados al estudio de la dinámica de la mezcla turbulenta en un flujo estratificado inducida por cizalla y a las escalas de las estructuras inducidas por dinámica de la pluma en el delta. Este objetivo se lleva a cabo describiendo las características de un ambientes estuarino y de la pluma por medio de indicadores como el número de Richardson y de Reynolds. Para ello se emplea una metodología avanzada de toma de muestras, técnicas experimentales de laboratorio como procesamiento de imágenes y técnicas numéricas para la modelización de la pluma en la desembocadura del estuario.El estuario bajo estudio se encuentra presente en el delta del Ebro, donde existe la mayor parte de año una cuña estable que es controlada principalmente por los caudales locales del río. Con la finalidad de observar una cuña estable, se realizo una campaña en el mes de julio de 1997. Adicionalmente para la obtención de variable a partir de las cuales puede hacerse una descripción de la dinámica de la mezcla y la obtención de variables biológicas, se desarrollaron una serie de campañas donde se buscaron diferentes condiciones del flujo del río que determina la mezcla en el estuario; estas campañas se realizaron las fechas del 5 de abril de 1998, 12 de julio, 5 de octubre de 1999 y 5 de febrero de 2000. En este trabajo junto al trabajo de campo, se realizan experimentos de laboratorio y simulaciones numéricas; se establece además un criterio cuantitativo del inicio y final de una capa de una estratificación en la columna de agua, se establecen zonas características de la mezcla en el estuario, la distancia de la cabeza de la pluma en cualquier punto del estuario incluyendo la boca a partir de la medida de la densidad mínima en la columna de agua, que la medida de los caudales locales maneja dinámica de la mezcla tanto en el cuerpo del estuario como en la pluma, además de medidas de eficiencia de mezcla, relaciones de la abundancia de organismos típicos de agua marina en el estuario de acuerdo a uno de los descriptores de la mezcla como el número de Reynolds, se describe la dinámica general de la circulación superficial inducida por la pluma en la zona costera adyacente del delta del Ebro por medio del seguimiento de partículas trazadoras y de la circulación en la columna de agua por seguimiento de colorante, por último se comparan las estructuras y escalas dominantes observadas experimentalmente con estructuras observadas por medio de percepción remota y simulaciones numéricas obteniéndose una buena correlación con los tendencias las medidas naturales y experimentales de laboratorio y numéricas. / Physical variables that describe mixing are compared with experimental laboratory results from a large number of studies of mixing dynamics in environmental fluids to find habitat regimes for primary production. The work relates physical and biological variables, and emphasises the utility of laboratory studies. Several laboratory experiments that focused on turbulent mixing dynamics in stratified shear flows are used to describe (a) mixing in the estuary and (b) induced circulation in the river plume. Mixing descriptors as entrainment, Richardson number and Reynolds number and field data were employed, and advanced techniques of laboratory simulations, image processing and numerical modelling were used to match (a) to (b). Four kinds of experiments were used to describe the dynamics in the whole estuary. 1) Mixing turbulence across a density interface generated by an oscillating grid inside a mixing-box. 2) The horizontal advance of a turbulent front in a stratified system with a lateral current, inside a 1 m x 1 m square box. 3) Induced circulation in the delta del Ebro slope and shelf that were performed with an experimental model in a 2 m x 4 m rectangular tank on a 5-m diameter turntable. 4) Dispersion simulations in the river plume with the OCK3D code. Experiments 1 and 2 were developed in the UPC applied physic laboratories in Barcelona, experiments 3 were performed in the SINTEF laboratories in Trondheim and numerical experiments 4 were realized in the LSEET laboratories in Toulon. The estuary under study is the delta of the del Ebro, where a stable saline wedge is present the greater part of the year, driven by the river flow. A field campaign was carried out to observe a complete large stable saline wedge during the month of July of 1997. Additionally, to obtain the physical descriptors, cruises were made on 5 April, 1998, 12 July and 5 October, 1999 and 5 February, 2000 to observe several flow conditions in the river estuary. Particle tracking and optical measurements in the water column were used to study the induced length scale dynamics in the shelf and slope of the delta del Ebro. The dominant structures and scales from SAR images and numerical and laboratory simulations were compared with the field data.With the help of laboratory and field experiments and numerical simulations, qualitative criteria were suggested to determine the extent of the interface ending in a stratified water column, the different mixing characteristic zones within the estuary, and the distance of the estuary head, since elsewhere points in the estuary (including the river mouth) are obtained by means of the minimum density in the water column. Both estuary mixing and plume dynamics are driven by the local flow. In the present analysis of mixing efficiency, the phytoplankton abundance is in accord with the Reynolds number as a mixing descriptor.

PETROBRAS / Ao longo dos últimos anos a utilização de bombas centrífugas submersas (BCS) se tornou o segundo método de elevação artificial mais usado na indústria petrolífera. Como a produção típica dos poços petrolíferos submarinos consiste em misturas contendo óleo e gás, as bombas centrífugas estão sujeitas a operar com escoamento bifásico. A presença de gás livre no escoamento provoca instabilidades e degradação da curva de ganho de pressão da bomba. Essa degradação se torna muito grande quando ocorre o fenômeno de surging. Este fenômeno é caracterizado por um grande acúmulo de gás nos canais do rotor, sendo seu início identificado como um ponto na curva de ganho de pressão a partir do qual o desempenho cai de forma abrupta com a diminuição da vazão do líquido. Dependendo da fração de gás na entrada da bomba, pode ocorrer o bloqueio dos canais do rotor, fenômeno conhecido como gas locking, fazendo com que a vazão de líquido e o incremento de pressão sejam praticamente nulos. Portanto, é fundamental o conhecimento das condições operacionais e padrões de escoamento ligados à ocorrência de surging para uma operação adequada da bomba. Nesse cenário, o presente trabalho tem por objetivo avaliar o desempenho de uma bomba centrífuga operando com escoamento bifásico ar-água. Para esse fim, foram levantadas as curvas de ganho de pressão de uma bomba centrifuga convencional de dois estágios com rotores de tipo radial. Os testes foram feitos utilizando água e ar como fluidos de trabalho, com frações volumétricas de gás entre 0 e 10%, velocidades de rotação entre 300 e 600 rpm, com vazões de água entre 0,2 e 1,5 vezes o ponto de máxima eficiência e uma pressão de sucção de 160 kPa. Ao mesmo tempo, foram identificados os diferentes padrões de escoamento dentro do rotor em diferentes condições operacionais. Para construção da bancada, a carcaça da bomba e o rotor original de seu primeiro estágio foram substituídos por outros de material transparente, o que permitiu fotografar a distribuição de gás na bomba com a ajuda de uma câmera de alta velocidade. Além de se utilizar o modelo homogêneo (não deslizamento) como referência para calcular a fração de vazio de entrada em cada teste, um sensor de malha de eletrodos (wire mesh) foi instalado na sucção da bomba com o objetivo de medir frações de vazio reais, que posteriormente foram comparadas com os resultados do modelo homogêneo e o de deslizamento (drift flux). As imagens obtidas foram associadas às instabilidades observadas nas curvas de desempenho da bomba, como forma de se compreender os fenômenos relacionados à queda de desempenho em operação com escoamento bifásico, em especial nas condições de surging. Esse procedimento, associado à medida da fração de vazio real na entrada da bomba, não apenas contribui com o entendimento do escoamento bifásico líquido-gás em bombas, como também oferece uma fonte interessante de dados de entrada e de validação de modelos teóricos e numéricos para outros trabalhos. / Over the last years the use of electric submersible centrifugal pumps (ESPs) has become the second most widely used artificial elevation method in the oil industry. As the typical production of submarine oil wells consists of mixtures containing oil and gas, the centrifugal pumps are subjected to operate with two-phase flow. The presence of free gas in the flow causes instabilities and degradation of the pump pressure-rise curve. This degradation becomes severe when the surging phenomenon occurs, which is characterized by large gas accumulations inside the impeller, with its initiation identified as the point in the pressure-rise curve from which the performance falls abruptly with the decrease of the liquid flow rate. Depending on the intake gas fraction, the rotor channels can be completely blocked (gas locking), causing the liquid flow rate and the pressure-rise to be almost null. Therefore, knowledge of operating conditions and flow patterns linked to the occurrence of surging for proper pump operation is critical. In this scenario, the present work aims to evaluate the performance of a centrifugal pump operating with two-phase air-water flow. To this end, the pressure-rise curves of a conventional two-stage centrifugal pump with radial rotors were measured. The tests were done using water and air as working fluids, with volumetric gas fractions between 0 and 10%, rotational speeds between 300 and 600 rpm, water flow rates between 0.2 and 1.5 times the best efficiency point and a suction pressure of 160 kPa. At the same time, different flow patterns were identified inside the rotor under different operating conditions. For this purpose, the pump casing and the original rotor of its first stage were replaced by equivalent transparent pieces, which allowed photographing the gas distribution inside the pump with the help of a high-speed camera. In addition to using the homogeneous (non-slip) model as a reference to calculate the inlet gas volume fraction in each test, a wire mesh sensor was installed in the intake pipe in order to measure the actual void fractions, which were later compared with the results from the homogeneous and the drift flux models. The images obtained were associated with the instabilities observed in the performance curves of the pump, as a way to understand the phenomena related to the performance degradation in two-phase flow operation, especially under surging conditions. This procedure, together with the measurement of the actual gas volume fractions in the pump intake, not just contributes to the understanding of gas-liquid flows in pumps, but also provides an interesting source of data for input and validation of theoretical and numerical models for other investigations.

Bombas centrífugas são amplamente utilizadas na indústria do petróleo na técnica de elevação artificial de bombeio centrífugo submerso. O gás existente em alguns reservatórios de petróleo pode causar a degradação da altura de elevação destas bombas. A deterioração do desempenho indica uma menor capacidade para aumentar a pressão, o que reduz a taxa de produção do poço de petróleo e resulta em perdas econômicas. No entanto, a compreensão do comportamento da mistura de gás-líquido em bombas centrífugas é uma tarefa complicada que é praticamente inexplorada por métodos numéricos na literatura. Nesse sentido, este trabalho propõe um estudo numérico da dinâmica de uma bolha de gás no interior do primeiro estágio do rotor de uma bomba centrífuga radial. Para essa finalidade, uma abordagem de seguimento de partículas é empregada através de um programa de CFD comercial. O estudo tem por objetivo analisar a influência da força de arrasto, da força devido ao gradiente de pressão e da força de massa virtual atuando numa bolha que flui através do líquido no canal do rotor. Os resultados numéricos foram comparados com dados experimentais da literatura obtidos para o escoamento de água e ar, no mesmo modelo de bomba. A análise numérica mostrou uma maior influência das forças de arrasto e pressão nas trajetórias das bolhas isoladas. Variações da velocidade de rotação, vazão do líquido, diâmetro e posição da bolha mostraram a influência que essas variáveis causam na trajetória da bolha, favorecendo ou desfavorecendo sua saída do rotor. Além disso, o modelo numérico de CFD se mostrou ser uma ferramenta útil para analisar o movimento da bolha, o que muitas vezes é complicado de alcançar por métodos experimentais. Por fim, as informações extraídas são relevantes para o entendimento da física do problema que esta trás do fenômeno de surging, associado com a degradação do desempenho das bombas centrífugas. / Centrifugal pumps are widely used in the oil industry as the main component of the technique known as artificial lift by electric submersible pumping systems. The performance of those pumps as for their lifting capacity may however degrade due to the presence of reservoir gas. This performance degradation reduces a pump’s ability to increase the pressure levels, thus reducing a well’s production rate and therefore incurring economical losses. Yet, understanding the behaviour of the gas-liquid mixture inside a electric submersible pump is a rather complex task which is largely unexplored in the literature, as the scarcity of numerical methods aimed at modelling this behaviour attests. Therefore, the present work proposes a numerical study on the dynamics of a solitary bubble inside the rotor of the first stage of a radial electric centrifugal pump. A particle-tracking approach to accomplish that goal is used, by means of a commercial CFD package. This study aims at analysing the influence of the drag force, and the force due to the pressure gradient and the virtual mass force acting on a bubble flowing through the liquid in the rotating impeller channel. The results were compared to experimental data from the literature obtained for air-water flows through the same pump model. The numerical analysis showed the dominance of the drag and pressure forces on the trajectory of the solitary bubbles. Changes in radial speed, liquid flow rate, bubble diameter and position demonstrated the role those variables play on the bubble trajectory, favouring or disfavouring its exit from the rotor. Also, the numerical CFD model proved to be an useful tool to analysing the bubble movement, which is often difficult to obtain by means of experimental techniques. Finally, the gathered information are relevant to the understanding of the physics underlying the surging phenomenon associated with the degradation of the performance of centrifugal pumps.

This work presents the coupling between two different formulations applied to flow simulation and analysis of wind rotors, integral and differential formulations. First, for the integral formulation is defined a control volume where the variables problem are defined, as well as the necessaries working hypothesis, then a proposed mathematical modeling is defined. Simulations through NACA airfoils, using Computational Dynamic Fluids, are performed in order to evaluate drag and lift coefficients, to be used in the integral formulation. The Navier-Stokes equations are solved in house and the Smagorinsky turbulence model with Van Driest damping function is retained. The computational code is implemented with structured cartesian mesh, where the airfoil is modeled using the Immersed Boundary Methodology. The results of simulation through a NACA0012 airfoil are shown for several attack angles and Re = 10000. Results of energetic efficiency are presented for a horizontal axis wind turbine using the integral formulation, where the coefficients are given by differential formulations. / Este trabalho apresenta o acoplamento entre as duas formulações diferentes aplicadas à simulação do escoamento e análise de rotores eólicos, formulações integral e diferencial. Primeiramente para a formulação integral é definido um volume de controle onde as variáveis do problema são definidas, bem como as hipóteses simplificadoras necessárias, para então ser proposta uma modelagem matemática. Simulações do escoamento em aerofólios NACA, utilizando Dinâmica dos Fluidos Computacional, são realizadas a fim de determinar os coeficientes de arrasto e sustentação, os quais foram utilizados na formulação integral. As equações de Navier-Stokes são resolvidas em um código computacional e o modelo de turbulência de Smagorinsky com função de amortecimento de Van Driest é utilizado. O código computacional é implementado com uma malha cartesiana estruturada, e o aerofólio é modelado utilizando a Metodologia da Fronteira Imersa. Os resultados da simulação através de um aerofólio NACA0012 são mostrados para vários ângulos de ataque e Re = 10000. Os resultados de eficiência energética são apresentados para uma turbina eólica de eixo horizontal utilizando a formulação integral, onde os coeficientes são dados pelas formulações diferenciais. / Mestre em Engenharia Mecânica

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho, foi desenvolvido um simulador numérico baseado no método livre de malhas Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) para a resolução de escoamentos de fluidos newtonianos incompressíveis. Diferentemente da maioria das versões existentes deste método, o código numérico faz uso de uma técnica iterativa na determinação do campo de pressões. Este procedimento emprega a forma diferencial de uma equação de estado para um fluido compressível e a equação da continuidade a fim de que a correção da pressão seja determinada. Uma versão paralelizada do simulador numérico foi implementada usando a linguagem de programação C/C++ e a Compute Unified Device Architecture (CUDA) da NVIDIA Corporation. Foram simulados três problemas, o problema unidimensional do escoamento de Couette e os problemas bidimensionais do escoamento no interior de uma Cavidade (Shear Driven Cavity Problem) e da Quebra de Barragem (Dambreak). / In this work a numerical simulator was developed based on the mesh-free Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) method to solve incompressible newtonian fluid flows. Unlike most existing versions of this method, the numerical code uses an iterative technique in the pressure field determination. This approach employs a differential state equation for a compressible fluid and the continuity equation to calculate the pressure correction. A parallel version of the numerical code was implemented using the Programming Language C/C++ and Compute Unified Device Architecture (CUDA) from the NVIDIA Corporation. The numerical results were validated and the speed-up evaluated for an one-dimensional Couette flow and two-dimensional Shear Driven Cavity and Dambreak problems.

A in uência do caráter inomogêneo da região-fonte na ampli cação da Radiação Quilom étrica das Auroras é investigada. Inicialmente é feita uma revisão de trabalhos relevantes publicados a respeito do mesmo tema geral, tanto os que concernem aos dados observacionais como os que concernem aos modelos teóricos e simulações numéricas. Esta revisão é precedida pelo estabelecimento de conceitos e de nições pertinentes ao tema. São consideradas duas abordagens distintas na determinação da ampli cação da radiação na região-fonte. A primeira considera o plasma localmente homogêneo, enquanto a segunda toma em conta, explicitamente, a contribuição dos gradientes dos parâmetros do plasma. A ampli cação da radiação é determinada pela avaliação do tensor dielétrico do plasma e pela evolução da radia ção através do estudo de traçado de raios. Os parâmetros do plasma são obtidos através de uma formulação autoconsistente que toma em conta uma queda de potencial elétrico ao longo das linhas de campo geomagnético. Utiliza-se um modelo de lâmina auroral em que o campo magnético ambiente é considerado localmente homogêneo. O modelo teórico subjacente adotado é o do maser de elétron-cíclotron. O principal resultado obtido revela uma diminuição na ampli cação nal por um fator em torno de três, quando os gradientes dos parâmetros do plasma são considerados explicitamente. Este resultado pode ter implicações na capacidade do maser de elétron-cíclotron em explicar os níveis de radiação mais elevados observados. / The in uence from source region inhomogeneous character on ampli cation of Auroral Kilometric Radiation is investigated. Firstly, a review over relevant works published about the same general theme is made, concerning about observational data as well theoretical models and numerical simulations. This review is preceded by the establishment of de nitions and concepts related to the theme. Two distinct approaches are considered in determining the ampli cation of radiation across the source region. First approach takes the plasma as locally homogeneous, while second approach account, explicitly, for gradients on plasma parameters. The ampli cation is obtained through evaluation of the dielectric tensor and the evolution of radiation through ray tracing. Plasma parameters are obtained using a self-consistent formulation which account for an electric potential drop along geomagnetic eld lines. An auroral slab model is used where the ambient magnetic eld is taken as locally homogeneous. The subjacent theoretical model adopted is the electron-cyclotron maser. The main result obtained reveals a reduction on nal ampli cation by a factor about three, when plasma parameters gradients are explicitly accounted. This nding may have implications on capability of electron-cyclotron maser for explanation the most intense levels of radiation observed.

[pt] O atual esgotamento de campos de petróleo tradicionais tem aumentado a demanda pela produção e transporte óleos não convencionais, que podem possuir uma alta viscosidade dinâmica. Neste contexto, o estudo do escoamento simultâneo de gás e óleos viscosos em tubulações é de grande importância para a indústria de Óleo e Gás. Simulações numéricas uni-dimensionais desempenham um papel essencial nestes estudos, especialmente aquelas baseadas no Modelos de Dois-Fluidos 1D, cuja solução numérica em malhas refinadas consiste na Metodologia de Captura de Regimes. O propósito deste trabalho é utilizar esta abordagem para reproduzir dados experimentais de escoamentos óleo viscoso-gás em golfadas e estratificado ondulado em um duto horizontal em escala laboratorial. Para aprimorar os resultados desta metodologia, dados experimentais foram usados conjuntamente com um procedimento de otimização e uma versão simplificada do Modelos de Dois-Fluidos 1D para criar duas novas expressões para o fator de atrito interfacial, as quais mostraram maior eficiência que correlações padrão da literatura. O efeito da introdução da pressão dinâmica, difusão axial de quantidade de movimento e tensão interfacial dinâmica no Modelo de Dois-Fluidos 1D foi analisado. Resultados de gradiente de pressão e de fração volumétrica de líquido (histogramas, valores médios e perfis transientes) foram comparados com dados experimentais. Observou-se, com o auxílio de análises de boa-colocação, que a pressão dinâmica e as novas expressões para o fator de atrito interfacial fornecem resultados satisfatórios. / [en] The current depletion of traditional oil fields is increasing the demand for the production and transport of unconventional oils, which might possess a high dynamic viscosity. In this context, the study of the simultaneous flow of gas and viscous oils in pipelines is of paramount importance for the Oil and Gas industry. One-dimensional numerical simulations play a key role in such studies, especially the ones based on the 1D Two-Fluid Model, whose numerical solution in fine meshes consists in the Regime Capturing Methodology. The purpose of this work is to use this approach for reproducing the experimental data of isothermal slug and stratified wavy viscous oil-gas flows in a horizontal laboratory-scale pipe. For improving the results of the methodology, experimental data were used together with an optimization procedure and a simplified version of the 1D Two-Fluid Model for successfully creating two new expressions for the interfacial friction factor, which showed better efficiency than standard literature correlations. The effect of introducing a dynamic pressure, axial momentum diffusion and dynamic interfacial shear in the 1D Two-Fluid Model was examined. Results of pressure gradient and liquid holdup (histograms, mean values and transient profiles) were compared against experimental data. It was seen, with the aid of well-posedness analyses, that the dynamic pressure and the new expressions for the interfacial shear stress provided satisfactory results.

The design of residential buildings should have as an important criteria, the adoption of bioclimatic principles, taking into consideration the local climate in order to potentize the desirable characteristics of this climate as a means to meet the requirements for human comfort. In hot and humid climate, such Maceió-AL climate, natural ventilation as design strategy, it is important to the renewal of the air environment, for cooling the building envelop, to minimize energy costs, and to provide satisfactory levels of human thermal comfort. The performance of natural ventilation is strongly linked to the characteristics of the opening in buildings, which influence the potential of ventilation indoors. To make the air movement inside the building happen, it is necessary inlet and outlet openings. Few studies have addressed the potential provided by the ventilation outlet openings. This study sought to estimate the natural ventilation potential of multifamily residential building in Maceió-AL, varying the size of outlet openings of the kitchen/service for two types of urban roughness. To that end, was defined a Maceió - AL typical multifamily building, form which were varied the outlet openings size in the percentage of 10%, 15% and 25% based on the floor area and the middle section area of the environment. The results show that the natural ventilation potential for air quality was satisfactory in all cases. In relation to the recovery of comfort by natural ventilation, the results based on the floor area were close to those based on the middle section of the environment. Despite of the proximity of results, the outlet openings based on the middle section of the environment had a better performance / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Alagoas / O projeto de edificações residenciais deve ter como critério importante a adoção de princípios bioclimáticos, levando em consideração o clima da região, de forma a potencializar as características desejáveis desse clima como meio de preencher os requisitos de conforto humano. No clima quente e úmido, como é o caso do clima de Maceió-AL, a ventilação natural como estratégia de projeto, é importante para a renovação de ar do ambiente, para o resfriamento da edificação, para minimizar custos com energia elétrica e para proporcionar níveis satisfatórios de conforto térmico humano. O desempenho da ventilação natural está fortemente ligado às características das aberturas das edificações, que influenciam no potencial de ventilação dos ambientes internos. Para que ocorra o movimento de ar dentro de uma edificação, é necessário que existam aberturas de entrada e de saída. Poucos estudos abordam o potencial de ventilação proporcionado pelas aberturas de saída. Esta pesquisa pretendeu estimar o potencial de ventilação de edificações residenciais multifamiliares em Maceió Al, variando o tamanho das aberturas de saída do ar da cozinha/serviço para dois tipos de rugosidade urbana. Para tanto, foi definida uma tipologia de edificação multifamiliar predominante para Maceió-AL, a partir da qual foram variados os tamanhos das aberturas de saída na porcentagem de 10%, 15% e 25% em função da área do piso e da seção média do ambiente. Os resultados encontrados mostram que o potencial de ventilação para a qualidade do ar foi satisfatório em todos os casos. Em relação à restituição do conforto pela ventilação natural, os resultados para as aberturas baseadas na área do piso foram semelhantes aos resultados para as aberturas baseadas na seção média. Apesar da proximidade de resultados, as aberturas baseadas na seção média tiveram melhor desempenho no cômputo geral

No presente trabalho estudam-se diferentes técnicas explícitas, em diferenças finitas, no emprego de algoritmos do tipo velocidade-pressão para simulação de escoamentos incompressíveis. O método de resolução da pressão de maneira direta e explícita, introduzido por Bravo e Claeyssen [BRA 97a], é analisado. Faz-se uma aproximação para o erro causado por esta técnica, e verifica-se como isto afeta a equação da continuidade. As simulações são realizadas na cavidade quadrada, comparando-se os diferentes métodos e validando as aproximações realizadas no estudo do método de resolução da pressão. Além disso, simula-se o escoamento em cavidades profundas e rasas, observandose a formação de vórtices e distribuição de energia cinética. Simulações do escoamento na cavidade cúbica também são apresentadas. / In this work different explicit technics in finite defferences in the application of velocity-pressure algorithm to simulate incompressible flows have been studied. The direct and explicit method of pressure resolution, introduced by Bravo anel Claeyssen [BRA 97a] is analyzed. An approximation to the error caused by this method is made, anel how this affects the continuity equation is verified. The simulations are maele in a square cavity, comparing the differents methoels anel valielating the approximations maele in the study of the pressure resolution method. Besieles this, flow in eleep and shallow cavities is simulateel, observing the formation of vortices and kinetic energy distribution. Simulations of the flow in the cubical cavity are also considered.

[pt] Configurações novas e tradicionais de sistemas de refrigeração comerciais foram comparadas considerando sua operação com fluidos refrigerantes alternativos. Primeiramente, desenvolveram-se modelos termodinâmicos para o ciclo transcrítico de dois estágios com refrigerante CO2 (CO2 booster) e para o sistema indireto com CO2 bifásico operando como fluido secundário (pumped CO2). Tais tecnologias foram, em seguida, comparadas com o ciclo de expansão direta (DX) por meio do COP e do consumo anual de energia. Nessa análise, R404A, CO2, e misturas não-azeotrópicas de baixo GWP foram utilizados como fluidos refrigerantes. Em segundo lugar, desenvolveu-se modelo de parâmetros concentrados para simular a operação em regime permanente do sistema de expansão direta com múltiplos compressores e evaporadores. O método multizona foi utilizado na modelagem dos trocadores de calor tubo-e-aleta, com a consideração de diferentes tipos de aletas e superfícies internas para os tubos. Resultados da simulação foram comparados com dados experimentais e, em seguida, calculou-se o impacto ambiental do sistema operando com diferentes refrigerantes de baixo GWP, por meio da metodologia LCCP. / [en] Comparison of new and conventional commercial refrigeration systems, operating with typical and alternative refrigerants, was performed. First, thermodynamic models for the pumped CO2 and the CO2 booster cycles were developed. The COP and the annual energy consumption of these novel designs were compared to those of the traditional direct expansion system in different geographic locations, to take into account year-round climate data. Refrigerant R404A, CO2 and new low-GWP non-azeotropic blends were considered as working uids in this analysis. Second, a component-based lumped parameter model to simulate the steady-state operation of a multicompressor multi-evaporator direct expansion system was developed. The modeling effort considered a multizone approach for the tube-and-fin heat exchangers, as well as addressing enhanced internal surfaces and different fin patterns. Predicted results were compared with experimental data, and a life cycle climate performance (LCCP) analysis was performed to compare the environmental impact of new low-GWP refrigerants.