Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:50Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-10-14Bitstream added on 2014-06-13T19:56:41Z : No. of bitstreams: 1 pinheiro_ls_me_rcla.pdf: 5249803 bytes, checksum: 14688cd262a04687c22df343ac3f5900 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A erosão apresenta-se para a sociedade, que em muitos casos contribui para a dinamização dos processos erosivos, como uma problemática antiga e atual. As atividades antrópicas não planejadas catalisam o processo erosivo, fundamental para a elaboração e evolução do modelado terrestre, por vezes gerando a erosão acelerada provocando desequilíbrios ambientais e econômicos. Na área de estudo, a Bacia Hidrográfica do Córrego da Água branca localizada no município de Itirapina (SP), predominam terrenos arenosos e vulneráveis aos processos erosivos, onde foram constatados vários sulcos erosivos por toda a bacia. Neste contexto, o objetivo do trabalho consistiu em estimar o potencial natural à erosão laminar (PNE) e a perda de solo através da Equação Universal de Perdas do Solo (EUPS), e em analisar os processos geomorfológicos atuantes na área de estudo. Deste modo, é possível utilizar o manejo mais apropriado para a área, pois diante do conhecimento das fragilidades erosivas da área, o produtor rural pode planejar o uso da terra de maneira que não cause prejuízos ambientais e econômicos. Constatou-se que as maiores declividades, a ausência de vegetação natural e o manejo inadequado do solo potencializam a ação da dinâmica erosiva. O uso inadequado do solo provoca perda de solo mesmo em áreas de baixa potencialidade, como as superfícies de cimeira. Verificou-se que as áreas cultivadas por citrus e cana-de-açúcar apresentaram taxas elevadas de perda de solo por hectare ao ano. Assim, é importante o Planejamento Ambiental da área, pois, permite o uso da terra condizente com suas limitações. / Erosion presents itself to society, which in many cases contributes to the promotion of erosive processes, like an older and current problem. The not planned human activities catalyze the erosive process, fundamental to the development of modeling land, creating the erosion accelerated with environmental and economic imbalances. In study area, the basin of Água Branca river located in the municipality of Itirapina (SP), predominantly sandy land vulnerable to the erosive processes, where they were found several furrows erosive throughout the basin. In this context, the objective of the work was to estimate the natural potential to laminar erosion (NPE) and loss of soil through the Universal Soil Loss Equation (USLE), and to examine the geomorphologic processes active in the study area. It was found that the greatest slope, the absence of natural vegetation and inadequate soil management leverage the erosive action. The improper use of soil causes loss of soil even in areas with low potential, as the areas of Summit. It was found that the areas cultivated by citrus and sugar cane showed high rates. Them the Environmental Planning of this area is important, because allows the use of land consistent with its limitations.

Thesis (MTech (Chemical Engineering))--Cape Technikon, 2004 / When designing the open channels to transport the homogenous non-Newtonian slurries, the effect of channel shape is one of the parameters that should be checked and very little research has been conducted to address this matter. Open channels are commonly applied in the mining industry where mine tailings have to be transported to the disposal dams at high concentrations to save water consumption. This thesis addresses the effect of the cross-sectional shape of the channel with emphasis on laminar and transitional flow of non-Newtonian fluids. The literature review on the flow of Newtonian and non-Newtonian fluids has been presented. The most relevant one to this topic is the work done by Straub et al (1958) for Newtonian fluids and the analytical work presented by Kozicki and Tiu (1967) for non-Newtonian fluids. Authors like Coussot (1994) and Haldenwang (2003) referred to their work but did not comprehensively verified it experimentally. Three flume shapes were designed to investigate this problem namely, rectangular, semi circular, and trapezoidal flume shape. The test rig consisted of a 10 m long by 300mm wide tilting flume that can be partitioned into two sections to form a 150 mm wide channel. All three flume shapes were tested in both the 150 mm and 300 mm wide flumes. This flume is linked to the in-line tube viscometer with three tube diameters namely, 13 mm; 28 mm; and 80 mm. The experimental investigation covered a wide range of flow rates (0.1-45l/s), and flume slopes (1-5 degrees). The fluids tested were kaolin suspension (5.4 - 9% v/v), CMC solution (1 - 4% m/m), and bentonite suspension (4.6 and 6.2% mlm). The models found in the literature were evaluated with the large database compiled from the test results to predict the laminar and transitional flow of these fluids with the aim of checking the effect of the cross-sectional shape of these channels selected in these flow regimes. For all the flume shapes and non-Newtonian fluids selected in this thesis it was found that in predicting the laminar flow, the effect of shape is adequately accounted for by the use of hydraulic radius. In predicting the transitional flow, it was found that the effect of shape does not have to be included.

Orientador: Patricio Anibal Letelier Sotomayor / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-01T05:27:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 UjevicTonino_Maximiliano_D.pdf: 827098 bytes, checksum: ace5fab3ab1c23b7029fec94192ac4fb (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: São apresentadas soluções numéricas e analíticas para as curvas integrais do campo de velocidades (linhas de fluxo) de um fluido ideal estacionário com equação de estado p = ( g -1 ) . Quando g = 2 , as linhas de fluxo associadas a um buraco negro e esfera rígida aceleradas são estudadas em detalhe, assim como o campo de velocidade de um buraco negro e esfera rígida em um campo dipolar externo (campo de aceleração constante). No último caso, o campo dipolar pode ser produzido por um halo ou casca de matéria. Para cada caso a densidade do fluido é estudada usando linhas de contorno. Para 1 < g < 2 estudamos o caso núcleo com halo dipolar. Encontramos que a contribuição não linear que aparece na equação diferencial parcial para o potencial do campo da velocidade afeta levemente as formas das linhas de fluxo e de densidade constante, mas pode ser notada nos valores da densidade. O estudo de vários casos indicam que isto parece ser a situação geral. A acreção foi também calculada para os casos de buracos negros e comparamos os resultados para vários valores de g. Encontramos que a acreção aumenta ao diminuir a constante g. Pelo que sabemos, esta é a primeira vez que as curvas integrais do campo de velocidade para objetos acelerados e espaço-tempos relacionados são estudados em relatividade geral / Abstract: Analytical and numerical solutions for the integral curves of the velocity field (streamlines) of a steady-state flow of an ideal fluid with p = ( g -1) equation of state are presented. When g = 2, the streamlines associated with an accelerate black hole and a rigid sphere are studied in some detail, as well as, the velocity fields of a black hole and a rigid sphere in an external dipolar field (constant acceleration field). In the latter case the dipole field may be produced by an axially symmetric halo or shell of matter. For each case the uid density is studied using contour lines. We found that the presence of acceleration is detected by these contour lines. For 1 < g < 2 we study the case of the core-dipole-shell model, we found that the non-linear in some detail, as well as, the velocity fields of a black hole and a rigid sphere in an external dipolar field (constant acceleration field). In the latter case the dipole field may be produced by an axially symmetric halo or shell of matter. For each case the uid density is studied using contour lines. We found that the presence of acceleration is detected by these contour lines. For 1 < g < 2 we study the case of the core-dipole-shell model, we found that the non-linear contribution appearing in the partial diferential equation for the velocity potential has little e ect in the form of the streamlines and density contour lines, but can be noticed in the density values. The study of several cases indicates that this appears to be the general situation. The accretion rate was also calculated in the black holes cases and we compared the results for several values of , we found it to increase when the constant decreases. As far as we know this is the first time that the integral curves of the velocity field for accelerate objects and related spacetimes are studied in general relativity / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Orientador : Jose Ricardo Figueiredo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-03T22:25:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_RogerioGoncalvesdos_M.pdf: 2995955 bytes, checksum: 68a6f8bd3cdffbb5ba5d4024a6045126 (MD5) Previous issue date: 2004 / Mestrado

El objetivo general del presente trabajo de título es estudiar a través de datos experimentales y simulaciones numéricas, la dinámica de la estela generada por un perfil plano y su interacción con un escalar pasivo. Este trabajo de título se enmarca en el proyecto Fondecyt Nº 1085020. Se construyó la geometría en base a un sistema perfil plano - alerón, compuesto por una placa plana y un alerón de acuerdo a estudios experimentales realizados en el laboratorio LEAF-NL. Las simulaciones se realizaron utilizando un modelo laminar con el software Fluent v6.3. La validación de resultados consistió en comparar los siguientes aspectos con resultados experimentales: (i) Perfiles de velocidad de estelas sin forzamiento a diferentes números de Reynolds. (ii) Perfiles de velocidad para un forzamiento sinusoidal variando la frecuencia de forzamiento. Y (iii) contornos de fluctuación de energía cinética de la estela a diferentes frecuencias. Luego se estudió la evolución temporal de los perfiles de velocidad para frecuencias características. Se calculó la fuerza de arrastre para distintas frecuencias de forzamiento. Se estudió la dependencia del ancho de la estela con la distancia aguas abajo del alerón. Y se realizaron simulaciones numéricas incorporando la inyección de una sustancia escalar pasiva para configuraciones de estelas anteriormente simuladas, con el objetivo de determinar el efecto de la estela en la advección y difusión de la sustancia escalar. Del proceso de validación se concluyó que las simulaciones numéricas para estelas sin forzamiento se ajustan con datos experimentales. Para el caso con alerón forzado sinusoidalmente, se encontró la presencia de una frecuencia de resonancia (fr) que aumenta el ancho de la estela y la velocidad media del perfil. Con casos forzados se obtuvo similar comportamiento al experimental, pero a frecuencias un tanto menores. Se obtuvo que la fuerza de arrastre presenta un mínimo para fr cuando es calculada según la teoría de perfil delgado. Y presenta dos mínimos, incluido fr, si es calculado a partir de los esfuerzos de corte ejercidos en la superficie del alerón. Por otro lado, el ancho de la estela aguas abajo depende de la frecuencia de forzamiento, mostrando un comportamiento creciente. De las simulaciones con interacción de escalar pasivo se concluyó que la estela transporta sustancia escalar aguas abajo en el flujo manteniendo la mayor parte de este dentro de los límites de la estela. Y el medio de transporte utilizado son las estructuras de vorticidad generadas por el movimiento oscilante del alerón, las cuales en su generación adquieren escalar y lo transportan aguas abajo.

La convección es una de las 3 formas de transferencia de calor y se produce por intermedio de fluidos que transportan el calor hacia otras zonas de distinta temperatura. Uno de los casos de mayor importancia tecnológica es la convección en el exterior de bancos de tubos con flujo cruzado, debido a su importancia en procesos y aplicaciones industriales. El coeficiente convectivo representado habitualmente por h, mide la influencia de las propiedades de un fluido, de la superficie y su régimen de flujo cuando se produce el fenómeno de convección. Dado el alto costo de experimentos para predecir estos coeficientes, es una alternativa viable la modelación de este coeficiente mediante uso de Software de elementos finitos y transferencia de calor. En la presente Memoria se realizó la modelación de flujo laminar y transferencia de calor en un haz de tubos. El software de elementos finitos utilizado es COMSOL MULTIPHYSICS V3.5 que está disponible en el departamento. Dada la complejidad que presentan estos equipos en cuanto a su configuración, se utilizaron computadores potenciados para considerar grandes arreglos de tubos y de esta misma forma se analizó el comportamiento e influencia entre tubos. Se consideró para este estudio un modelo de flujo laminar y transferencia de calor con bajos números de Reynolds, además que el estudio se programó en un régimen transiente para ver la evolución de estos parámetros en el tiempo. Para una mayor rapidez de procesamiento se restringió al caso de dos dimensiones. El modelo bidimensional dependiente del tiempo se construyó en dos versiones: a) Para un tubo único b) Para un haz de ocho tubos, en cuatro configuraciones geométricas. En el rango de número de Reynolds entre 900 y 2400, los coeficientes convectivos para tubo único presentaron diferencias del orden del 10% con respecto a los resultados empíricos. Con respecto al modelo de haz de tubos, los errores fueron mayores, fluctuando entre un 5 y un 20%.

Ingeniero Civil / El presente trabajo está dedicado al estudio de formas de fondo generadas en un lecho de partículas sólidas bajo la acción de un fluido no newtoniano en superficie libre. Con los resultados experimentales se obtienen relaciones adimensionales que describen bajo que condiciones de escurrimiento y propiedades de los granos se generan formas de fondo y otras que caracterizan la evolución de las mismas. Las formas de fondo son ondas sedimentarias resultantes del movimiento de partículas, debido a la acción de un fluido que fluye sobre ellas. Han sido estudiadas por décadas en flujos de agua, el cual corresponde a un fluido newtoniano. Se pueden encontrar tanto en la naturaleza, en los llamados flujos aluviales, como en la industria, en el transporte hidráulico de sólidos. Prácticamente el total de los estudios ha sido realizado utilizando agua pura como fluido, pero se debe tener en cuenta que, dependiendo principalmente de la concentración de sólidos, la mezcla de partículas finas y agua podría comportarse como un fluido no-newtoniano. Las publicaciones en relación con las formas de fondo en fluidos no-newtonianos son bastante escasas. Esta investigación tiene como objetivo general contribuir a llenar el vacío en este campo, al estudiar experimentalmente la aparición y evolución de formas de fondo en flujos con superficie libre, cuando el fluido es no-newtoniano. Para esto se cuenta con una instalación experimental que permite visualizar el movimiento de las partículas sobre el lecho. Para el desarrollo de la investigación, en primer lugar se realiza una revisión de antecedentes. Esto está enfocado básicamente en conocer tanto la metodología utilizada en los experimentos como los resultados obtenidos en el estudio de formas de fondo en flujos de agua pura, además de verificar que estas ondas también se generan cuando actúa un fluido no-newtoniano. Luego se diseña y construye un canal de $4 m$ de largo y sección transversal rectangular de $0.15$ m y $0.2$ m de alto y ancho,respectivamente. El sedimento se compone de micro esferas de vidrio y el fluido utilizado es una mezcla de agua con carboximetilcelulosa (CMC), la que genera un fluido equivalente no-newtoniano. Las observaciones en las experiencias y el posterior análisis de datos permite generar variables adimensionales, tales como: el número de Froude ($Fr$), un número de Reynolds definido como $Re_{Kx}=\frac{\rho u^{2-n}x^n}{K}$ con x la variable $h$,$d$ o $\Delta$ para números de Reynolds asociados al fluido, sedimento o forma de fondo, respectivamente. Además de $\frac{\lambda}{h}$ y $\frac{\Delta}{h}$ que son adimensionales de la longitud y amplitud de onda respectivamente y $c_b=\frac{cgrd}{u_*^3}$ adimensional de la celeridad. Estas variables relacionan propiedades del fluido y del sedimento con características del flujo. Con estas se puede predecir bajo que condiciones hay presencia de formas de fondo. Por otra parte, se obtienen relaciones que ligan las características de las formas de fondo con la reología del fluido. En líneas generales, estos resultados pueden ser aplicados al transporte de relaves mineros en canales abiertos, lo cual se realiza constantemente en el área de la minería.

[pt] Este trabalho tem por objetivo simular numericamente o escoamento externo de uma corrente laminar incompressível, em regime permanente, para baixos números de Reynolds, em torno de um corpo sólido de forma cilíndrica. A solução do problema em estudo, é obtida resolvendo-se as equações de conservação de massa e quantidade de movimento bi-dimensionais. O método numérico selecionado para resolver as equações de conservação é uma combinação do método lagrangeano das características, com o método de volumes finitos. Adota-se um sistema de coordenadas curvilíneas que se adapta ao corpo, definido a partir da solução do escoamento potencial em torno do cilindro. Uma vez completado o procedimento numérico, o campo de velocidades, a distribuição de pressões e a tensão cizalhante em torno do cilindro, são analisados. A determinação do coeficiente de arraste proveniente da pressão dinâmica e da tensão viscosa contra a superfície sólida do cilindro também é realizada. Os resultados locais e médios são comparados com resultados experimentais e numéricos disponíveis, apresentando boa concordância. / [en] This work intends to simulate numerically the external flow of incompressible laminar stream at steady state for low Reynolds numbers around a cilindrical body. The solution of the present problem is obtained by means of the resolution of the equations of conservation of mass and momentum. The present numerical method to solve the equations of conservation is a combination of the lagrangian method of the characteristics, and the method of finite volumes. A curvilinear system of coordinates is selected to adapt to the body geometry. The mesh is generated based on the potential flow solution around the cylinder. Once performed the numerical computation, the velocity profile, the pressure and shear stress distribuitions around the cylinder are analysed. The determination of the drag from the data on dynamic pressure and viscosity effects around the cylinder is also done. The local and average results are compared with the experimental and numerical results available, with a reasonable agreement.

Les jets de plasma sont largement utilisés dans l’industrie, dans les laboratoires pour des applications allant du traitement des déchets, à la découpe de pièces métalliques jusqu’aux dépôts de couches de protection. Dans la majorité de ces applications, les jets de plasma sont utilisés en régime turbulent. Ce régime est caractérisé par de fortes fluctuations panache, peu attractives dans le domaine du traitement des matériaux, car elles réduisent la répétabilité et le contrôle des processus. Des jets de plasma aux caractéristiques beaucoup plus stables peuvent être produits en réduisant le débit de gaz plasmagène. Ces jets de plasma sont appelés jets de plasma laminaire. Peu d’études ont été menées sur ce type de jet limitant le développement de ces torches. L’objectif du travail présenté dans ce mémoire est de réaliser l’étude d’un jet de plasma d’argon en régime laminaire à pression atmosphérique. Le diagnostic du jet a été réalisé par spectroscopie optique d’émission à partir de l’enregistrement des spectres atomique et moléculaire d’éléments présents dans le jet. Par ailleurs, ces résultats ont permis de montrer que le jet de plasma pompait l’air extérieur dans lequel fonctionnait la torche. En outre, les champs de vitesses du jet de plasma ont été mesurés par un tube de Pitot. Les distributions de températures et de vitesses déterminées expérimentalement ont été comparés aux résultats d’un modèle numérique. Pour finir, nous avons développé une méthode de mesure de la température du jet de plasma à partir des spectres d’émission des molécules de MgO et de CN produits respectivement à partir de la combustion de magnésium injecté dans le plasma et de la combustion de l’air. Ces molécules sont d’un grand intérêt dans les processus industriels mais aussi dans le domaine de l’aérospatial. / Plasma jets are widely employed both in industry and in laboratories for various applications such as wastetreatment, cutting or spraying protection coating. Usually, the plasma jets are employed in turbulent flowregime. This flow regime is characterised by large plasma jet fluctuations, undesirable in material processing, because they will reduce the process repeatability and controllability. A more stable plasma jet can be generated by reducing the flow rate of the plasma forming gas, and this is called a laminar plasma jet. Few studies have been published on the laminar plasma jet, which has limited the development of these torches. The aim of this thesis is to study a laminar argon plasma jet at atmospheric pressure. The plasma jet diagnostic was performed with an optical emission spectroscopy experiment. The atom and molecule spectra from the jet have been recorded. These results have shown that ambient air is entrained into the plasma jet. In addition, the plasma jet velocity fields were measured by a Pitot tube. The temperature and velocity distributions determined in the experiments were compared to the numeric model results. Finally, we have developed a method to measure the plasma jet temperature from the emission spectra of molecules of MgO and CN which are produced from the magnesium combustion injected into the plasma and the air combustion respectively. These molecules are of great interest in industrial processes but also in the field of aerospace.

Orientador: Carlos Alberto Gasparetto / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-19T19:22:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vasques_EdsonJose_D.pdf: 28909521 bytes, checksum: 7dd2e1b167146eca156e0c3c102b43a9 (MD5) Previous issue date: 1994 / Resumo: O presente trabalho é um estudo sobre os escoamentos anulares, onde se destacam os mapas de velocidades para os sistema excêntricos. Estes mapas foram obtidos através de: (i) algoritmos que foram desenvolvidos utilizando as soluções de Snyder 8c Goldstein (1965) para o regime laminar e (ii) da técnica da inversa:o geométrica como apresentada por Ozgen & Tosun (1987) para os escoamentos laminares e turbulentos. Esta técnica transforma um sistema anular excêntrico em um sistema concêntrico, permitindo estender os poucos pontos disponíveis, experimentais ou de soluções analíticas, para abranger praticamente toda a área da secção transversal do escoamento. Foram utilizados como base de referência turbulento os resultados experimentais de Jonsson & Sparow (1966) . Dez sistemas anulares excêntricos foram selecionados. Cinco para cada regime de escoamento ... Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: This work deals with annular flows in concentric and eccentric systems. For the latter, we highlight velocity maps. These maps were obtained from: (i) algorithms created by us, based on the SNYDER & GOLDSTEIN (1965) solutions for the laminar flow case and (ii) the geometric inversion technique as presented by OZGEN & TOSUN (1987) for laminar and turbulent flows. The Latter transforms an eccentric annulus system into a concentric system allowing thereafter to probe the complete flow area through a few available points which can be obtained either experimentally or via analytic solutions. We took JONSSON & SPARROW (1966)'s experimental data for velocities as starting point for our calculations for the turbulent case. Ten eccentric annuli systems were selected, five for each flow regime ... Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Doutorado / Doutor em Engenharia Mecânica