Neste trabalho apresenta-se a simulação de fluxos bidimensionais, laminares e incompressíveis entre cilindros rotatórios e placas paralelas (escoamento de Couette), de fluidos Newtonianos e não-Newtonianos, podendo envolver trocas de calor. Determina-se a distribuição de temperatura, velocidade e pressão resolvendo, pelo método de diferenças finitas, baseado no processo de integração temporal de Runge-Kutta e Relaxações Sucessivas, as equações governantes de escoamentos. O sistema de equações considerado envolve as de Navier-Stokes, Maxwell, Poisson e energia, adimensionalizadas, permitindo versatilidade na obtenção e comparação entre os resultados. Usa-se o sistema de coordenadas generalizadas por este possibilitar o emprego de domínios quaisquer. Os resultados obtidos, a baixo custo, utilizando wna estação de trabalho Silicon Graphics Origin200 (LICC) e o supercomputador CRA Y T94 (CESUP/RS), com base num algoritmo computacional eficiente (dinâmico) desenvolvido na linguagem FORTRAN 90, são visualizados graficamente pelos aplicativos Visual3.1 e Graf2d através de linhas de corrente, isotermas e perfis variados, aproximando-se adequadamente dos resultados analíticos, numéricos e experimentais existentes na literatura. / This work presents the numerical simulation of two dimensional incompressible laminar flows between rotating cylinders and parallel plates (Couette flow) for Newtonian and non-Newtonian fluids, with energy dissipation in the form o f heat. Temperature, velocity and pressure distributions are determined nurnerically, by the finite differences explicit Runge-Kutta multistage scheme and Sucessive Relaxation. The system of equations involves the Navier-Stokes, Maxwell model, Poisson and an energy equation, in adimensional form, allowing versatility in order to obtain and compare the results. The boundary fitted coordinates system is employed, because fluids through general forms can be analysed. Obtained results, at low costs, used the Silicon Graphics Origin200 and CRA Y T94 (CESUP-UFRGS), based on an efficient algorithm writen in FORTRAN 90, and they are displayed through streamlines, isotherms and other perfis, and showed to compare well with analytical, numerical or experimental data found in the literature.

Neste trabalho apresenta-se a simulação de fluxos bidimensionais, laminares e incompressíveis entre cilindros rotatórios e placas paralelas (escoamento de Couette), de fluidos Newtonianos e não-Newtonianos, podendo envolver trocas de calor. Determina-se a distribuição de temperatura, velocidade e pressão resolvendo, pelo método de diferenças finitas, baseado no processo de integração temporal de Runge-Kutta e Relaxações Sucessivas, as equações governantes de escoamentos. O sistema de equações considerado envolve as de Navier-Stokes, Maxwell, Poisson e energia, adimensionalizadas, permitindo versatilidade na obtenção e comparação entre os resultados. Usa-se o sistema de coordenadas generalizadas por este possibilitar o emprego de domínios quaisquer. Os resultados obtidos, a baixo custo, utilizando wna estação de trabalho Silicon Graphics Origin200 (LICC) e o supercomputador CRA Y T94 (CESUP/RS), com base num algoritmo computacional eficiente (dinâmico) desenvolvido na linguagem FORTRAN 90, são visualizados graficamente pelos aplicativos Visual3.1 e Graf2d através de linhas de corrente, isotermas e perfis variados, aproximando-se adequadamente dos resultados analíticos, numéricos e experimentais existentes na literatura. / This work presents the numerical simulation of two dimensional incompressible laminar flows between rotating cylinders and parallel plates (Couette flow) for Newtonian and non-Newtonian fluids, with energy dissipation in the form o f heat. Temperature, velocity and pressure distributions are determined nurnerically, by the finite differences explicit Runge-Kutta multistage scheme and Sucessive Relaxation. The system of equations involves the Navier-Stokes, Maxwell model, Poisson and an energy equation, in adimensional form, allowing versatility in order to obtain and compare the results. The boundary fitted coordinates system is employed, because fluids through general forms can be analysed. Obtained results, at low costs, used the Silicon Graphics Origin200 and CRA Y T94 (CESUP-UFRGS), based on an efficient algorithm writen in FORTRAN 90, and they are displayed through streamlines, isotherms and other perfis, and showed to compare well with analytical, numerical or experimental data found in the literature.

Orientador: Luiz Roberto Carrocci / Banca: José Luz Silveira / Banca: Mauro Pereira Otero / Resumo: É comum serem identificados trincas em alvenaria de tijolos, não somente depois de um certo tempo da construção, mas também por vezes aparecem estas trincas desagradáveis durante a própria construção. Depois de alguns estudos é possível verificar que, dentre outros fatores, um deles é devido à umidade absorvida pelos elementos da parede (tijolos e argamssa). Es umidade pode vir do ar (dia únmido), de chuvas, do solo e até do excesso da quantidade de água contida na argamassa de assentamento. Ela em contato com os elementos da parede, porosos, concorrerá para a percolação capilar dando origem a esforços internos consideráveis, que virão provocar deslocamentos, que via de regra são diferentes para o tijolo e para a argamssa("delta"Ltijolo#"delta"Largamassa), daí então o aparecimento de trincas. Portanto, com vistas a esses fenômenos, resolveu-se estudar este assunto de forma inicial, sem grande e sofisticado equipamento de medição do escoamento capilar, mas conduzindo a análise para obtenção de valores médios de pressão e velocidade de fluído, medindo as deformações gerais dos elementos tijolos. / Abastract: It is common to find cracks in bricks masonry not just after some time of the construction but, the appearance of these unpleasant cracks, are also common during the contruction work. After some research it is possible to verify that, among other factors, one of its cause is due to the humidity absorbed by the elements of the wall (bricks and mortar. Now, this humidity may come from the air (e. g. a humid day), from rain, from the ground and from an exaggerated amount of the water mixed in the mortar laying. These when in contact with theporous elements of the wall will induce a capillary percolation that creates considerable internal stress that will give origin to displacements. These displacement are usually different for the brick and for de mortar ("delta"LBrick#"delta"L mortar) and because of that cracks will appear. With that in mind, it was decided to study this subject initially without bulky and sophisticated equipment for the measurement of capillary flow. Our approach was to make the analysis by obtaining medium values for the pressure and fluid speed, measuring the general deformations of the bricks. / Mestre

Submitted by Fatima Fonseca (fatima.fonseca@sibi.ufrj.br) on 2017-07-28T13:46:40Z No. of bitstreams: 1 132612.pdf: 2624940 bytes, checksum: 945359c75b502dae428523337d344f23 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-28T13:46:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 132612.pdf: 2624940 bytes, checksum: 945359c75b502dae428523337d344f23 (MD5) Previous issue date: 1973-01 / Este trabalho resultou da necessidade de se medir vazões no sistema de refrigeração de uma fábrica de borracha (FABOR) e no sistema de abastecimento de água do complexo petroquímico de Duque de Caxias, Estado do Rio de Janeiro (principalmente, REDUC e FABOR). As medições foram realizadas pelo método Pico-a-Pico, com o auxílio de dois conjuntos de medição completamente independentes. É mostrado que uma precisão melhor que noventa e nove por cento, ou seja, erros inferiores a um por cento, pode ser facilmente obtida por este método, em determinações da velocidade média do escoamento. Em geral, a precisão depende em grande parte da precisão da área da seção transversal da tubulação. É proposto aqui um novo e aperfeiçoado método de interpretação, bem como se apresenta um completo procedimento de medição. Uma análise do coeficiente de dispersão experimental mostrou excelente concordância com o valor teórico, para uma tubulação reta e um considerável acréscimo deste valor para tubulações com curvas, válvulas, derivações, etc. Os valores reais obtidos para o coeficiente de dispersão estão sendo utilizados no planejamento de outros trabalhos semelhantes. A análise das curvas de dispersão medidas (picos) parece indicar que uma melhor descrição teórica é obtida quando se aplica uma nova solução da equação da dispersão. / This work resulted from a need to measure flow rates in the cooling system of a rubber factory (FABOR) and in the water supply system of whole petrochemical complex in Duque de Caixas, State of Rio de Janeiro (mainly REDUC refinery an FABOR factory). Measurements were perfomed by the so-called Peak-to-Peak method with two completely independed measuring systems. It has been shown than an accuracy better than one percent is easily obtainable by this method for the flow velocity measurement. Overall accuracy of the flow rate depends finally on the accuracy of the cross-section area of the pipeline. A new, improved, method of interpretation has been proposed and a complete measurement procedure worked out. Analyse of the dispersion coefficient showed a very good agreement with theoretical value for a smooth pipeline, and a considerable increase of its value for pipelines with bends, valves, etc. Obtained real values of the dispersion coefficient were already used for the planning of other similar works. Analyse of the measured dispersion curves (peaks) seems to indicate that a better theoretical description is obtained when a new solution of the dispersion equation is applied.

Orientador: João Batista Campos Silva / Banca: João Batista Aparecido / Banca: Estaner Claro Romão / Resumo: O método clássico de elementos finitos denominado de método de Bubnov-Galerkin ou Método de Galerkin (GFEM) é ótimo para solução de problemas difusivos, entretanto, para o caso de problemas com convecção dominante como ocorre em muitos problemas de escoamentos de fluidos, o GFEM produz soluções oscilantes para altos números de Reynolds. Diversas técnicas têm sido associadas à discretização dos termos convectivos nas equações de Navier-Stokes para remediar a deficiência do GFEM. Uma destas técnicas é denominada na literatura de separação baseada na característica (em inglês CBS - Characteristic Based Split), e tem sido aplicada com sucesso para estabilização das soluções de problemas convectivos usando o GFEM. Neste trabalho, o GFEM associado ao esquema CBS será aplicado para simulação de casos de escoamentos incompressíveis bidimensionais e tridimensionais / Abstract: The classical finite element method called the method of Bubnov-Galerkin or Galerkin Method (GFEM) is optimum for solving diffusion problems, however, in case of problems with dominant convection as in many problems of fluid flow, the GFEM produces oscillating solutions for high Reynolds numbers. Several techniques have been associated with the discretization of the convective terms in the Navier-Stokes equations to remedy the deficiency of GFEM. One of such techniques is denominated in literature as Characteristic Based Split (CBS) and has been applied successfully to stabilize the solutions of convective problems using GFEM. In this work, the GFEM associated with the Characteristic Based Split (CBS) scheme will be applied to simulate two and three-dimensional incompressible fluid flows / Mestre

Orientador: Geraldo Maciel de Freitas / Co-orientador: Cláudio Kitano / Banca: Elaine Maria Cardoso / Banca: José Junji Ota / Resumo: Esta dissertação de mestrado faz uma abordagem do trabalho experimental desenvolvido no âmbito de pesquisa de escoamento de fluidos não-newtonianos em canais inclinados. Quando estes escoamentos são colocados em condições favoráveis de inclinação e vazão, pode-se constituir um domínio propício à propagação de instabilidades na superfície livre que, eventualmente, podem evoluir para um tipo específico de ondas, conhecidas na literatura como roll waves. Estas ondas, de comprimento e amplitude bem definidos, são especialmente afetadas pelas características do escoamento e do fluido. Em termos de fluido teste, foi confeccionado, caracterizado reologicamente e utilizado o gel de carbopol, de base polimérica e de propriedade não-newtonianas, com bom ajuste do modelo reológico de Herschel-Bulkley. Como existe na literatura uma grande lacuna no que diz respeito a medidas deste fenômeno tanto na natureza quanto em laboratório, buscou-se neste trabalho, projetar e construir um aparato experimental que fosse capaz de reproduzir as condições necessárias para a geração de roll waves, em condições controladas. Técnicas fotométricas e ultrassônicas foram utilizadas no experimento para aferir informações de altura de escoamento, após o fluido teste (gel de carbopol) ser perturbado, por um sistema específico projetado para este fim. O aparato experimental desenvolvido permite, doravante, simulações de roll waves em diversos cenários para fluidos de reologia diversa, constituindo assim, um suporte de grande valia ao entendimento e controle de roll waves presentes, por exemplo em corridas de lama / Abstract: This dissertation makes an approach to the experimental work carried out within the research of non-Newtonian fluids drained in inclined channels. When these flows are placed in favorable slope and flow, can be a suitable area to the spread of instability at the free surface which may eventually evolve into a specific type of waves, known in the literature as "roll waves". These waves of well- defined length and amplitude are especially affected by the flow characteristics and the fluid. In terms of fluid test was elaborated, rheologically characterized and used carbopol gel, polymer-based and non-Newtonian property, with good adjustment of the rheological model of Herschel-Bulkley. As there is a big gap in the literature regarding to both measures of this phenomenon in nature as in the laboratory, was sought in this work, the formation of an experimental apparatus that was able to reproduce the necessary conditions for the generation of roll waves in the laboratory, under those controlled conditions. Photometric and ultrasonic techniques were used in the experiment for measuring height information of the flow after the test fluid (carbopol gel) being disturbed by a specific system designed for this purpose. The experimental apparatus developed now enables simulations of roll waves in various scenarios for different fluid rheology, is thus an invaluable support to the understanding and control of this "roll waves" present in mud, for example / Mestre

Orientador: Sérgio Said Mansur / Coorientador: Edson Del Rio Vieira / Banca: João Batista Campos Silva / Banca: Vicente Luiz Scalon / Resumo: Orifício integral é um medidor de vazão industrial útil para as linhas de pequeno diâmetro (tipicamente até 38 mm), que permite um alinhamento muito preciso do conjunto. No presente trabalho, foram realizados vários experimentos utilizando orifícios integrais em tubos de PVC de 1⁄2 polegada, para verificar a influência da rugosidade do tubo, da excentricidade do furo e da geometria do orifício nas medições de vazão. Experimentos adicionais foram feitos para verificar influências de fabricação e a interferência da rugosidade do tubo sobre a operação do equipamento. Os coeficientes de descarga foram obtidos em função do número de Reynolds e, posteriormente, comparados entre si e com a literatura (fabricantes e normas). Os resultados mostraram que os orificios concêntricos com borda em canto vivo permitem operação em uma ampla faixa de Reynolds, além de apresentarem um processo de produção mais barato e uma boa precisão. Uma equação representativa do coeficiente de descarga foi proposta para este tipo de placa / Abstract: Integral orifice is an industrial flowmeter useful for small diameter lines (typically up to 38 mm), which provides a very precise alignment. In the present work, experiments have been performed using integral orifices in 1⁄2 inch PVC pipes, in order to check the influence of the tube roughness, the eccentricity of the hole and orifice geometry in the flow measurements. Additional experiments have been carried out to verify the influence of the manufacturing process and the roughness in tubes on the equipment operation. Discharge coefficients have been obtained for the different orifices as a function of the Reynolds number. Results have been compared to each other and with data from the literature (manufacturers and standards). Results show that concentric plates with square edge permit operation in a wide Reynolds number range, allied a cheaper manufacturing process and a good accuracy. A representative equation for the discharge coefficient of such a plate has been determined / Mestre

Orientador: José Luiz Gasche / Banca: Cassio Roberto Macedo Maia / Banca: Odenir de Almeida / Resumo: Compressores alternativos herméticos são amplamente utilizados em sistemas de refrigeração por compressão de vapor de pequeno e médio porte. Uma das principais partes deste tipo de compressor é o sistema de válvulas automáticas utilizadas para controlar os processos de sucção e descarga. O estudo experimental ou analítico/numérico destes processos é bastante complexo, principalmente pela presença do problema de interação fluido-estrutura durante o funcionamento das válvulas e pela complexidade geométrica de todo sistema. Por isso, modelos simplificados como os difusores radiais têm sido usados para representar o sistema de válvulas. O presente trabalho consiste em uma investigação experimental do problema de interação fluido-estrutura em um difusor radial com relação de diâmetro de 1,2, no qual o disco frontal se movimenta sob a ação das forças do escoamento e da força de restituição de uma mola. Uma bancada experimental foi reformada e inicialmente validada com resultados de distribuição de pressão sobre um disco frontal fixo. Após a validação da bancada, o escoamento neste difusor radial com disco frontal fixo foi estudado para afastamentos adimensionais entre discos variando de 0,01 a 0,09, para uma faixa de número de Reynolds de 2.000 a 20.000. Além da análise da distribuição de pressão sobre o disco frontal, a área efetiva de força e o coeficiente de descarga também foram estudados. Finalmente, o problema de interação fluido-estrutura foi estudado considerando a posição de equilíbrio atingida pelo disco frontal e força sobre o disco frontal em função do número de Reynolds do escoamento. Usando-se estes mesmos dados, determinou-se o comportamento da área efetiva de força e do coeficiente de descarga para toda faixa de operação dos testes. Estes dados podem ser usados para a validação ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Hermetic reciprocating compressors are widely used in small and medium size vapor compression refrigeration systems. One of the main parts of this type of compressor is the automatic valve system used for controlling the suction and discharge processes. The experimental or analytical/numerical study of these processes is very complex, mainly because the occurrence of the fluid-structure interaction problem during the operation of the valves and due to the geometric complexity of the whole system. Thus, simplified models as radial diffusers have been used to represent the valve system. This work consists in an experimental investigation of the fluid-structure interaction problem in a radial diffuser with diameter ratio equal to 1.2, in which the frontal disk moves due to the flow forces and the restitution force of a spring connected in the frontal disk. An experimental setup was refurbished and initially validated with results for pressure distributions on the surface of a fixed frontal disk. After validating the experimental setup, the flow through the radial diffuser with fixed frontal disk was studied for dimensionless gaps between disks varying from 0.01 to 0.09, for Reynolds numbers in the range of 2,000 to 20,000. In addition, the effective force area and the discharge coefficient were studied. Finally, the fluid-structure problem was studied considering the equilibrium position reached by the frontal disk and the force acting on the frontal disk as a function of the Reynolds number of the flow. Using the same data, the effective force area and the discharge coefficient behavior were determined for the whole operating range of the tests. These results can be used for validating computational codes ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Submitted by MARCOS LEANDRO TEIXEIRA DE OLIVEIRA (marcosteixeira@ufv.br) on 2018-10-08T13:49:01Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2071299 bytes, checksum: 9306dbe47f09bf3c0d08ca921f76d943 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-08T13:49:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2071299 bytes, checksum: 9306dbe47f09bf3c0d08ca921f76d943 (MD5) Previous issue date: 2018-07-16 / O gás ozônio (O 3 ) se apresenta como um método alternativo ao uso de produtos químicos para o controle de insetos-praga de grãos armazenados. O objetivo deste estudo foi predizer os parâmetros que descrevem o escoamento livre e escoamento forçado do O 3 num leito fixo de grãos de arroz. Para a investigação utilizou-se a técnica de CFD (Computational Fluid Dynamics) afim de determinar a constante de decomposição, o coeficiente efetivo de difusão, a constante de reação e o coeficiente de transferência de massa do gás O 3 em grãos de arroz. No estudo do escoamento livre do gás ozônio, os grãos foram submetidos a um processo de fumigação na concentração de 2,2 mg L -1 de O 3 em um protótipo que foi uma adaptação da célula de diafragma. Dados de concentração do gás O 3 foram monitorados em um ponto sobre a camada de grãos, num intervalo de 10 min. Paralelo ao procedimento experimental, foi feita a modelagem em CFD do escoamento do gás O 3 . Os parâmetros de ajuste utilizados para alimentar o modelo em CFD foram a difusividade efetiva e a constante de decomposição do gás O 3 em grãos de arroz. No estudo do escoamento forçado do gás ozônio, os grãos de arroz foram submetidos a um tratamento com gás na concentração de 2,2 mg L -1 e vazão específica de 0,5 m 3 min -1 t -1 , em concentração letal para Sitophilus zeamais Mots. Uma massa de 4 kg de grãos foi tratada em um protótipo de PVC na forma de uma coluna cilíndrica. Para avaliar a mortalidade dos insetos, gaiolas (15,0 x 3,5 cm) contendo 100 g de arroz com casca e 50 insetos adultos de S. zeamais foram dispostas no topo da coluna de grãos. A concentração do gás O 3 foi monitorada em um ponto acima da camada de grãos, a cada 12 h. O escoamento forçado do gás também foi modelado em CFD. Os parâmetros utilizados para alimentar o modelo e promover o ajuste aos dados experimentais foram o coeficiente de transferência de massa e a constante de reação do gás ozônio com os grãos de arroz. Adicionalmente, por meio da modelagem ajustada, foi feita uma simulação da injeção de gás O 3 em um silo com capacidade estática de 76 toneladas de arroz. Os valores encontrados para os parâmetros que descrevem o escoamento livre do gás ozônio foram a constante de decomposição de 0,00167 s -1 e a difusividade efetiva 0,01 cm 2 s -1 . Para o escoamento forçado do gás ozônio na coluna de grãos de arroz verificou-se mortalidade de 100% dos insetos no sexto dia, quando a concentração do ar intergranular atingiu 0,1 mg L -1 . O coeficiente de transferência de massa foi de 0,5 m s -1 e a constante de reação foi de 0,45 s -1 . Na concentração de 0,3 mg L -1 é possível tratar 76 toneladas de grãos em um período de 9 dias. / The ozone gas (O 3 ) is an alternative to the use of chemicals when controlling pest-insects in stored grains. The objective of this study was to predict parameters that describe both natural and forced flows of ozone gas, through a fixed bed of rice grains. For this investigation, the CFD (Computational Fluid Dynamics) technique was applied to determine the decomposition rate constant, effective diffusion coefficient, reaction constant, and mass transfer coefficient of the ozone gas in rice grains. For the natural flow study, grains inside a prototype adapted from a diaphragm cell were fumigated with ozone at a concentration of 2.2 mg L -1 . Data on gas concentration were monitored at a spot above the grain layer every 10 minutes. Simultaneously to the experimental procedure, the CFD modeling of the gas flow was drawn, using the effective diffusivity and the decomposition rate constant of the ozone in rice grains as input parameters. For the forced flow study, 4 kg of rice grains were treated with ozone gas at a concentration of 2.2 mg L -1 , and specific flow rate of 0.5 m 3 min -1 t -1 , inside a cylindrical column prototype made of PVC. This concentration is lethal for Sitophilus zeamais Mots. To assess the mortality of these insects, cages with dimensions of 15.0 x 3.5 cm were used, each one containing 100 g of unhusked rice, and 50 adult insects placed on top of the grain column. The ozone gas concentration was monitored at a spot above the grain layer every 12 h. The forced gas flow was also modeled by CFD, using the mass transfer coefficient, and the reaction constant of ozone with the rice grains to feed in the model and adjust it to the experimental data. Additionally, through fitted modeling, a simulation of gas injection in a silo with a static capacity of 76 tons of rice was carried out. The resulting values obtained for the parameters describing the ozone gas natural flow were the decomposition rate constant of 0.00167 s -1 , and the effective diffusivity of 0.01 cm 2 s -1 . In the forced flow through the grain column, 100% of the insects died on the sixth day, when the concentration of ozone gas in the inter-grain air reached 0.1 mg L -1 . The value of the mass transfer coefficient was 0.5 m s -1 , and the reaction constant was 0,45 s -1 . At the concentration of 0.3 mg L -1 , it was observed that it is possible to treat 76 tons of rice grains in 9 days.

não consta resumo.