Esta tese apresenta um desenvolvimento do fator de atrito (f) para escoamentos incompressíveis. O desenvolvimento é baseado no modelo clássico de Colebrook-White e no recente modelo da Entropia Máxima. Este desenvolvimento pode ser considerado como um modelo conceitual, porém não completamente, por causa do relacionamento entre o número de Reynolds (Re) e o parâmetro de entropia (M) determinado através de ajustes numéricos realizados com bons dados experimentais. Quatro algoritmos de cálculo foram criados para simplificar a aplicação do modelo, evidenciando sua eficácia e a eficiência. / This thesis presents a development of friction factor (f) for incompressible pipe flow calculation. The development is based on the classical Colebrook-White model and on the recent maximum entropy model. The development cam be considered as a conceptual one, but not completely, because the relationship that links the Reynolds number (Re) to the entropy parameter (M) was determined by numerical fitting on accurate but experimental data. Four calculation algorithms were produced to simplify the model applications, evidencing efficiency and effectiveness.

O principal objetivo desta tese é estudar os efeitos inerciais e de pressão do escoamento médio sobre o próprio escoamento médio de jatos bi-dimensionais confinados. Os escoamentos considerados no presente trabalho são turbulentos, isotérmicos, incompressíveis e compostos por fluidos simples. A introdução e a revisão bibliográfica são feitas por meio da apresentação: das motivações tecnológicas e fundamentais para a escolha do tema da presente tese; do cenário no qual a abordagem adotada está inserida; dos parâmetros adimensionais usualmente adotados na literatura para caracterizar os jatos bidimensionais confinados (parâmetros clássicos); e dos dados experimentais levantados na literatura na forma de correlações semi-empíricas, e de perfis de propriedades do escoamento. A presente tese desenvolve uma abordagem integral e adimensional para jatos confinados. As hipóteses adotadas nesta abordagem são aquelas relativas a escoamentos em camada fina cisalhante, e a escoamentos não dissipativos. A abordagem é baseada em balanços integrais de massa e quantidade de movimento. Os termos de quantidade de movimento são classificados como inerciais ou de pressão; e como fluxos, forças ou fontes. Esta classificação permite analisar os efeitos considerados pelos parâmetros adimensionais clássicos. Os parâmetros clássicos não satizfazem simultaneamente às seguintes condições: ser baseado em uma superfície de controle fechada; e ter os efeitos inerciais e de pressão separados em parâmetros distintos. Desta forma, são desenvolvidos dois parâmetros adimensionais novos. Estes parâmetros novos são usados na definição de variáveis adimensionais cuja finalidade é obter uma regra de escalonamento apropriada. A regra de escalonamento desenvolvida é validada por meio de sua aplicação a três bancos de dados de literatura. Esta aplicação mostra a influência dos efeitos inerciais e de pressão sobre o escoamento. A qualidade dos dados experimentais de literatura e próprios também é avaliada pela aplicação desta mesma regra de escalonamento. O túnel de vento construído para estudo de jatos confinados axi-simétricos é apresentado por meio: dos requisitos de projeto; dos critérios de projeto; e da descrição dos componentes. Este túnel possui seção de teste com 300mm de diâmetro e 1500mm de comprimento; contração com razão de área de 4 : 1 e lanças de ar com diâmetros de 10mm, 40mm, 75mm e 150mm. Os procedimentos experimentais adotados na caracterização do escoamento do túnel de vento axi-simétrico incluem: a técnica de determinação do tensor das tensões de Reynolds e do vetor velocidade média em função de medições de velocidade média e de tensão normal de Reynolds em 6 direções distintas; a validação desta técnica; e as correções de posicionamento e de direcionamento do intrumento de medição. O instrumento de medição utilizado foi um anemômetro a laser (LDV). As principais contribuições da presente tese são as seguintes: redesenvolvimento dos parâmetros adimensionais clássicos de jatos confinados por meio de uma metodologia e nomenclatura unificada; proposição de dois parâmetros adimensionais para jatos confinados, um para efeitos inerciais e outro para efeitos de pressão; incremento do banco de dados experimentais referentes a jatos confinados; construção de um túnel de vento axi-simétrico para estudo de jatos confinados; e descoberta da existência de similaridade em jatos confinados com gradiente de pressão elevado. / The main objective of this thesis is to study the mean flow inertial and pressure effects on the mean flow itself in two-dimensional confined jets. The flows considered in the present work are turbulent, isothermal, incompressible and single-fluid. The introduction and the bibliographical review are done by the following presentations: technological and fundamental motivations for the choice of the thesis subject; the scene where the adopted approach is included; dimensionless parameters usually adopted in the literature for two-dimensional confined jets characterization (classic parameters); and experimental data found in literature as semi-empirical correlation, and as mean flow properties profiles. This thesis develops an integral and dimensionless approach for confined jets. The hypotheses adopted in such approach are the thin shear layer approximation, and the non-dissipative flow assumption. The approach is based on mass and momentum integral balances. The terms are classified as inertial or as pressure; and as flux, as force, or as source. Such classification allows the analysis of the effects considered by the dimensionless classic parameters. The classic parameters do not satisfy the following conditions simultaneously: to be based on a closed control surface; and to separate the inertial and pressure effects in distinct parameters. Due to this, two new dimensionless parameters are developed. The new dimensionless parameters are used in dimensionless variables definition whose purpose is to obtain a proper scaling rule. The developed scaling rule is validated applying it to three data banks from literature. This application shows the inertial and pressure effects on the flow. The quality of the literature and the own data bank is evaluated by this scaling rule application. The wind tunnel built for axi-symmetric confined jets studies is presented by: project requirements; project criteria; and components description. This tunnel has a test section with 300mm in diameter and 1500mm in length; contraction area rate of 4 : 1; and air guns with 10mm, 40mm, 75mm and 150mm in diameters. The procedures adopted in the axi-symmetric wind tunnel flow characterization include: the scheme to determine the Reynolds stress tensor and the mean velocity vector from mean velocity and normal Reynolds stress measurements in six distinct directions; this scheme validation; and the positioning and directioning probe corrections. The instrument used was a laser Doppler velocimeter. The main contributions of the present thesis are the following: redevelopment of the confined jets classic dimensionless parameters through an unified methodology and nomenclature; the proposition of two new confined jets dimensionless parameters, one for inertial effects and other for pressure effects. improvement of experimental data bank regarding confined jets; construction of an axi-symmetric wind tunnel for confined jet studies; and the discovery of the similarity existence in confined jets with high pressure gradient.

Esta tese apresenta um desenvolvimento do fator de atrito (f) para escoamentos incompressíveis. O desenvolvimento é baseado no modelo clássico de Colebrook-White e no recente modelo da Entropia Máxima. Este desenvolvimento pode ser considerado como um modelo conceitual, porém não completamente, por causa do relacionamento entre o número de Reynolds (Re) e o parâmetro de entropia (M) determinado através de ajustes numéricos realizados com bons dados experimentais. Quatro algoritmos de cálculo foram criados para simplificar a aplicação do modelo, evidenciando sua eficácia e a eficiência. / This thesis presents a development of friction factor (f) for incompressible pipe flow calculation. The development is based on the classical Colebrook-White model and on the recent maximum entropy model. The development cam be considered as a conceptual one, but not completely, because the relationship that links the Reynolds number (Re) to the entropy parameter (M) was determined by numerical fitting on accurate but experimental data. Four calculation algorithms were produced to simplify the model applications, evidencing efficiency and effectiveness.

Introdução: A obstrução nasal é um sintoma presente em várias doenças nasais. Este projeto propõe desenvolver uma metodologia para o cálculo da resistência nasal ao fluxo aerífero por meio de fluidodinâmica computacional e comparar os resultados dessa técnica com os da rinomanometria. Métodos: a resistência nasal ao fluxo aerífero foi medida por rinomanometria, experimentalmente e por fluidodinâmica computacional. A influência da segmentação da tomografia computadorizada nas variáveis de fluidodinâmica computacional foi investigada. O modelo computacional de escoamento laminar foi comparado ao modelo de turbulência k-w padrão. Foram analisadas a acurácia, correlação e concordância entre a resistência nasal calculada por fluidodinâmica computacional com aquela obtida por experimento e rinomanometria. Resultados: A resistência nasal provida por fluidodinâmica computacional pode variar até 50% de acordo com os critérios de segmentação da tomografia computadorizada. O modelo de turbulência k-w padrão apresentou acurácia de 93,1%, demonstrando melhor desempenho que o modelo laminar para prever a resistência da cavidade nasal. A correlação entre a vazão em 75Pa obtida por rinomanometria e fluidodinâmica computacional foi alta para ambas as cavidades, Pearson r = 0,75 p < 0,001. Não houve concordância entre a resistência nasal fornecida pelos dois métodos. A resistência nasal por fluidodinâmica computacional é, em média, 65% da resistência por rinomanometria. Conclusão: os critérios para segmentação da cavidade nasal interferem na resistência calculada por fluidodinâmica computacional. A metodologia de fluidodinâmica computacional para calcular a resistência nasal foi validada experimentalmente. O modelo de escoamento turbulento é melhor que o modelo laminar para calcular a resistência nasal. A resistência nasal calculada por fluidodinâmica computacional apresentou alta correlação com a medida por rinomanometria anterior ativa, mas o nível de concordância entre os métodos não permite comparação direta entre os valores obtidos por cada um / Introduction: Nasal obstruction is a symptom present in various nasal diseases. This project proposes to develop a methodology for the calculation of nasal resistance to airflow through computational fluid dynamics and, to compare the results of this technique with those of rhinomanometry. Methods: nasal airflow resistance was measured by rhinomanometry, experimentally and computational fluid dynamics. We investigated the influence of computed tomography segmentation on the computational fluid dynamics variables. The computational model of laminar flow was compared to the kw turbulence model. The accuracy, correlation and agreement between the nasal resistance calculated by computational fluid dynamics was analyzed comparing it with nasal resistance obtained through experiment and rhinomanometry. Results: The nasal resistance provided by computational fluid dynamics can vary up to 50% according to the computed tomography segmentation criteria. The k-w turbulence model showed accuracy of 93.1%, presenting a better performance than the laminar model to predict nasal cavity resistance. The correlation between the flow in 75Pa obtained by rhinomanometry and computational fluid dynamics was high for both cavities, Pearson r >= 0.75 p < 0.001. There was no agreement between nasal resistance provided by the two methods. Nasal resistance due to computational fluid dynamics is, on average, 65% of rhinomanometric resistance. Conclusion: the criteria used for nasal cavity segmentation interfere with the resistance calculated by computational fluid dynamics. The methodology of computational fluid dynamics to calculate nasal resistance was validated experimentally. The turbulent flow model is better than the laminar model to calculate nasal resistance. The nasal resistance calculated by computational fluid dynamics showed a high correlation with the measurement by active rhinomanometry, but the level of agreement between the methods does not allow a direct comparison between the values obtained by each one

O estudo de escoamentos de fluidos não-Newtonianos através de expansões desperta um grande interesse em pesquisadores nas diversas áreas da engenharia, devido a sua ampla aplicação em indústrias e no meio acadêmico. O objetivo principal desta Dissertação é simular problemas de escoamentos envolvendo fluidos viscoplásticos através de expansões axissimétricas abruptas. O modelo mecânico empregado é baseado nas equações de conservação de massa e de momentum para escoamentos isocóricos acoplados com a equação constitutiva de um Fluido Newtoniano Generalizada (GNL), com a função de viscosidade de Herschel-Bulkley regularizada pela equação de Papanastasiou. O modelo mecânico é aproximado por um modelo estabilizado de elementos finitos, denominado método Galerkin Mínimos-Quadrados, ou Galerkin Least-squares (GLS). Esse método (GLS) é usado a fim superar as dificuldades numéricas do modelo de Galerkin clássico: a condição de Babuška-Brezzi e a instabilidade inerente em regiões advectivas do escoamento. O método é construído adicionando termos de malha-dependentes a fim aumentar a estabilidade da formulação de Galerkin clássica sem danificar sua consistência. A formulação GLS é aplicada para estudar a influência do índice power-law, da tensão limite de cisalhamento e razão de aspecto na dinâmica do escoamento de fluidos de Herschel-Bulkley através de expansões axissimétricas abruptas de razão de aspecto 1:2 e 1:4. Os problemas que envolvem números de Reynolds desprezíveis, para uma escala do número de Herschel-Bulkley entre 0 e 100 e índice de comportamento entre 0,2 e 1,0 são apresentados. Os resultados são fisicamente detalhados e estão de acordo com a literatura. / The study of non-Newtonian fluid flows in expansions is of great interest for researchers in the several branches of engineering, due to their wide application both in industry and academy. The objective of this Dissertation is to simulate flow problems involving a viscoplastic fluid through an axisymmetric abrupt expansion. The mechanical model employed is based on the mass and momentum conservative equations for isochoric flows coupled with the Generalized Newtonian Liquid (GNL) constitutive equation, with the Papanastasiou-regularized Herschel-Bulkley viscosity function. The mechanical model is approximated by a stabilized finite element scheme, namely the Galerkin Least-squares method. This method (GLS) is used in order to overcome the numerical difficulties of the classical Galerkin method: the Babuška- Brezzi condition and the inherent instability in advective flow regions. The method is built adding mesh-dependent terms in order to increase the stability of the classical Galerkin formulation without damaging its consistency. The GLS formulation is applied to study the influence of power-law index, yield stress and aspect reason in the flow dynamics of Herschel- Bulkley fluids through an axisymmetric abrupt expansions of aspect reason 1:2 and 1:4. Problems involving negligible Reynolds numbers, for a Herschel-Bulkley number range between 0 and 100 and e power-law index range between 0.2 and 1.0 are presented. The results are physically comprehensive and are in accordance with the literature.

Submitted by Caio Agra (caioagra@uol.com.br) on 2018-03-23T19:11:09Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Revisada_Versão Final_Caio Agra.pdf: 2374099 bytes, checksum: b0931ab1ef450034ad264d3d1b2db229 (MD5) / Approved for entry into archive by NUBIA OLIVEIRA (nubia.marilia@ufba.br) on 2018-03-26T14:01:46Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertacao Revisada_Versão Final_Caio Agra.pdf: 2374099 bytes, checksum: b0931ab1ef450034ad264d3d1b2db229 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-26T14:01:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Revisada_Versão Final_Caio Agra.pdf: 2374099 bytes, checksum: b0931ab1ef450034ad264d3d1b2db229 (MD5) / Dois tipos de conhecimentos com características distintas, porém complementares, emergem no momento de planejar e desenvolver cursos de formação profissional: os conhecimentos teóricos e os procedimentais necessitam ser considerados como objetos de ensino sistematizado, dimensões de conteúdos específicos pertinentes a cada área curricular em particular, sendo a mecânica dos fluidos uma área de interesse no presente estudo. Com o objetivo de explorar a evolução dos conhecimentos teóricos e procedimentais desses conteúdos, realizamos nossa pesquisa de natureza quali-quantitativa, sendo os dados coletados por meio de questionários com itens sobre ‘escoamento’, ‘vazão’, ‘pressão’, massa específica’, ‘medição de fluidos’, ‘viscosidade’, ‘temperatura’ e ‘energia’, e por entrevistas semi-estruturadas, ambos instrumentos aplicados à turma do Curso de Formação de Técnicos de Petróleo e Gás da Petrobras, na cidade de Salvador/BA (2014). O primeiro artigo dessa dissertação multipaper aborda a Teoria das Habilidades Dinâmicas, a tipologia dos conhecimentos teóricos e procedimentais e apresenta os resultados, análises e discussões a partir de testes estatísticos não-paramétricos. O segundo artigo desenvolve, valida e apresenta resultados a partir de um sistema categórico para análise do conteúdo das entrevistas feitas com alunos do Curso de Formação. As análises não revelaram uma prevalência genérica dos conhecimentos teóricos em relação aos procedimentais, mas sim do conteúdo específico ‘vazão’ sobre os demais aqui estudados. / Two types of knowledge with distinct but complementary characteristics emerge when planning and developing professional qualification training courses: theoretical and procedural knowledge need to be considered as objects of systematized teaching, to the specific dimensions of contents pertinent to each particular curricular area, being the fluid mechanics an area of interest in the present study. With the objective of exploring the evolution of the theoretical and procedural knowledge of these contents, we conducted our qualitative and quantitative research, and the data were collected through questionnaires of items about 'flow', 'flow rate', 'pressure', specific mass', 'fluid measurement', 'viscosity', 'temperature' and 'energy', and by semi-structured interviews, both instruments applied to the Petrobras Gas and Oil Technicians Training Course in the city of Salvador/BA (2014). The first article of this multipaper dissertation addresses the Dynamic Skills Theory, from the typology of theoretical and procedural knowledge, and presents results, analyzes and discussions based on non-parametric statistical tests. The second article develops, validates and presents results from a categorical system for analyzing the content of interviews with students of the professional qualification training courses. The analyzes did not reveal a generic prevalence of theoretical knowledge in relation to procedural knowledge, but of the specific content 'flow rate' over the others studied here.

Orientador: José Luiz Gasche / Resumo: Originalmente, stents foram projetados para agir como barreiras mecânicas, impedindo a herniação de coils para a artéria-mãe. Recentemente, estudos mostraram que a atual geração de stents intracranianos auto-expansíveis altera a geometria local das artérias: um fenômeno com efeitos hemodinâmicos em parte incompreendidos. Nós realizamos simulações numéricas para avaliar a influência da remodelagem arterial induzida por stent sobre a hemodinâmica em aneurismas intracranianos. As simulações foram realizadas utilizando o software open-source OpenFOAM. O sangue foi modelado como fluido Newtoniano incompressível e as paredes arteriais foram consideradas rígidas. Para quantificar as alterações hemodinâmicas, avaliamos os parâmetros wall shear stress, WSS, e oscillatory shear index, OSI. Quatro geometrias reais de aneurismas intracranianos em bifurcações foram utilizadas. Em um aneurisma na bifurcação da artéria comunicante anterior (ACoA), um stent foi implantando, levando ao endireitamento das artérias que o receberam. Após o procedimento, os níveis de WSS e OSI aumentaram aproximadamente 60% e 25%, respectivamente. Em dois aneurismas em bifurcações da artéria cerebral média (MCA), dois stents foram implantados em uma configuração em “Y”, resultando em um endireitamento de ambas as artérias-filhas. O WSS máximo na superfície do aneurisma aumentou aproximadamente 5% em um dos casos e 22% no outro. Em outro aneurisma em uma bifurcação da MCA, um stent foi implantado, resultando no en... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Stents were first designed to act as mechanical barriers, preventing coil herniation into the parent artery. The current generation of self-expanding intracranial stents has recently been shown to change the local vascular geometry, a phenomenon with unclear hemodynamic effects. We carried out numerical simulations to assess the role of stent-induced vascular remodeling in modifying intraaneurysmal hemodynamics. Simulations were performed using the open-source software OpenFOAM. Blood was assumed to behave as an incompressible Newtonian fluid; vessel walls were assumed to be rigid. Wall shear stress, WSS, and oscillatory shear index, OSI, were evaluated to quantify the hemodynamic changes in the aneurysm sac. Four pre- and post-stent patient-specific geometries of intracranial bifurcation aneurysm were used. In one aneurysm at the anterior communicating artery (ACoA) bifurcation, a single stent was deployed, resulting in straightening of the host vessels. After stenting, WSS and OSI increased by approximately 60% and 25%, respectively. In two aneurysms at middle cerebral artery (MCA) bifurcations, two stents in a “Y” configuration were deployed, resulting in straightening of both daughter arteries. The maximum WSS on the aneurysm surface increased by approximately 5% in one case and 22% in the other. In another aneurysm at a bifurcation of the MCA, a single stent was deployed, resulting in straightening of the host vessels. After stenting, WSS and OSI reduced by approximately... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

A maioria dos líquidos encontrados na natureza são não newtonianos e o estudo do seu comportamento reológico tem uma importância significante em diferentes áreas da engenharia. Entre eles, existe uma classe de fluidos que exibem pequena deformação aparente quando sujeitos a um nível de tensões inferior a uma tensão limite de escoamento, referido como comportamento viscoplástico. Nesta classe de materiais, alguns apresentam também comportamento elástico quando submetidos a baixas taxas de cisalhamento. A presente Tese tem como objetivo o estudo numérico de escoamentos bidimensionais em regime permanente de fluidos elasto-viscoplásticos através de uma expansão-contração planar. O modelo mecânico é definido pelas equações de conservação de massa e de balanço de momentum acopladas ao modelo elasto-viscoplástico proposto nesta Tese. Esta modelagem é aproximada por um método de elementos finitos multi-campos estabilizado baseado na metodologia de Galerkin mínimos-quadrados que possui como variáveis primais os campos de tensão extra polimérica, velocidade e pressão. As condições de compatibilidade entre os sub-espaços de elementos finitos para tensão extra-velocidade e velocidade-pressão são violadas, permitindo assim a utilização de interpolações de igual ordem. O método estabilizado foi implementado no código de elementos finitos para fluidos não newtonianos em desenvolvimento no Laboratório de Mecânica dos Fluidos Aplicada e Computacional (LAMAC) da Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Nesta Tese é adotada uma metodologia alternativa para a definição das zonas rígidas do escoamento como sendo a posição onde a taxa de cisalhamento é igual a um valor dado pela relação de parâmetros reológicos do fluido, especificamente a tensão limite de escoamento e a viscosidade newtoniana para baixas taxas de cisalhamento. Nas simulações numéricas realizadas, o tempo de relaxação adimensional, o número de salto, o coeficiente power-law, a vazão adimensional e a massa específica adimensional são variados de forma a avaliar de que modo influenciam na dinâmica de escoamentos elastoviscoplásticos. Os resultados obtidos estão qualitativamente de acordo com a literatura, atestando a estabilidade da formulação empregada. / Non-Newtonian fluids are the majority of liquids found in nature and the study of their rheological behavior has a significant importance on different areas of engineering. Among them, there is a class of materials that exhibits little apparent deformation when subjected to a stress level behind an yield stress, referenced as viscoplastic material. In this class of materials, some fluids also exhibit elastic behavior at low shear rates. The present work aimed to a numerical study of two-dimensional steady state laminar flows of elasto-viscoplastic fluids through a planar expansion-contraction cavity. The mechanical model was defined by the mass conservation and momentum balance equations coupled to the elasto-viscoplastic model porposed in this work. This modeling has been approximated by a stabilized multi-field finite element method based on the Galerkin least-squares methodology, having as primal variables the elastic extra-stress component, velocity and pressure fields. In this way, the compatibility conditions between the extra-stress-velocity and pressure-velocity (Babuška- Brezzi condition) finite element subspaces are violated, allowing to use equal-order finite element interpolations. The stabilized method has been implemented in the finite element code for non-Newtonian fluids under development at the Laboratory of Applied and Computational Fluid Mechanics (LAMAC) of the Federal University of Rio Grande do Sul. An alternative methodology is adopted to define the yield surface as the position where the strain rate is equal to a value given by the relation of the rheological parameters of the fluid, namely the yield stress and the viscosity at low shear rates. In the performed numerical simulations, the non-dimensional relaxation time, the jump number, the power-law coefficient, the non-dimensional flow rate, and the non-dimensional density are varied in order to evaluate their influence on the elasto-viscoplastic fluid dynamics. All results found are in qualitatively accordance with the affine literature, and attesting the good stability features of the formulation.

Fluidos Não-newtonianos estão presentes em grande quantidade na natureza e em muitas aplicações industriais. Tais fluidos apresentam uma variedade de comportamentos específicos. Dentre eles podemos citar: elasticidade, plasticidade, viscosidade variando com a taxa de deformação, tixotropia. Esta tese de doutorado apresenta um recente modelo para Fluidos Estruturados Tixotrópicos (de Souza Mendes, 2009), no qual baseasse nas tradicionais equações de balanço de momentum e massa, em uma equação constitutiva de Maxwell-b modificada e uma equação de evolução para o nível de estrutura do material. Na equação constitutiva de Maxwell-b modificada, tempo de relaxação e viscosidade estrutural são funções da estrutura do material. A equação evolutiva para o parâmetro de estruturação prevê efeitos de tixotropia, dependentes do tempo de equilíbrio do material. As equações que constituem o modelo mecânico para Fluidos Estruturados Tixotrópicos são aproximadas numericamente através do Método de Elementos Finitos de Galerkin Mínimos-quadrados (GLS). Tal método adicionou termos dependentes de malha ao método clássico de Galerkin, de forma a aumentar a estabilidade da formulação original, proporcionando compatibilizar os sub-espaços de velocidade e pressão. São investigados escoamentos creeping flow de Fluidos Estruturados Tixotrópicos em dois problemas clássicos de engenharia: em torno de um cilindro confinado entre duas placas e em uma expansão planar abrupta. Parâmetros relevantes ao modelo são variados em faixas pertinentes ao problema físico simulado e os resultados demonstraram uma boa capacidade de previsão. / Non-Newtonian fluids are present in large quantities in nature and in many industrial applications. Such fluids exhibit a variety of specific behaviors. Among them we can mention: elasticity, plasticity, viscosity varying with the strain rate, thixotropy, etc. This thesis presents a new model for thixotropic Structured Fluids (de Souza Mendes, 2009), in which were a basis in traditional balance equations of mass and momentum, the constitutive equation of Maxwell-type and an evolution equation for the level structure of the material. In the modified constitutive equation of Maxwell-b, relaxation time and structural viscosity are functions of material structure. The structure parameter evolutive equation provides effects of thixotropy, dependent on the equilibration time of the material. The equations which constitute the mechanical model for Structured Thixotropic fluids are approximated numerically using the Galerkin Least-squares Finite Element Method (GLS). Such a method added mesh dependent terms to the classical method of Galerkin in order to increase the stability of the original formulation, providing compatibility between sub-spaces of velocity and pressure. Are investigated Structured Thixotropic Fluids creeping flow in two classical problems in engineering: around a cylinder confined between two plates and in a planar abrupt expansion. Relevant parameters to the model are varied in pertinent ranges to physical problem simulated and the results demonstrated a good predictive capability.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2016-01-08T21:07:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 103916.pdf: 3688429 bytes, checksum: 7eb414d2824d20a2c8544d4868002676 (MD5) Previous issue date: 1996 / Estudo dos fundamentos dos esquemas de alta resolução TVD e NVD. Revisa os principais aspectos matemáticos de leis de conservação hiperbólicas cujas soluções podem envolver descontinuidades. As características dissipativas e oscilatórias dos principais esquemas numéricos, usados no desenvolvimento dos esquemas de alta resolução, são analisadas e testadas na equação de Burgers invícida. Os esquemas TVD são testados para as Eq. de Euler nos problemas de tubo de choque e bocal divergente. Os esquemas NVD são testados para as equações de Navier-Stokes no problema de convecção forçada em uma cavidade quadrada. É utilizado o método de volumes finitos e o sistema de equações é resolvido segregadamente ou via características locais (simultâneamente). Os esquemas NVD foram utilizados para gerar esquemas de interpolação de alta resolução, que foram implementados num procedimento geral com o uso de limitadores. Os resultados obtidos são comparados com soluções analíticas, benchmark e entre si.