Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2016-01-08T21:41:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 108926.pdf: 2175119 bytes, checksum: 7afd6e31b8175d67956389df8eb7456e (MD5) Previous issue date: 1997 / Nesta dissertação descreve-se a discretização das equações de Navier-Stokes e a resolução é feita através do uso de malhas não-estruturadas geradas por diagramas de Voronoi, em problemas envolvendo escoamentos de fluídos. São testados alguns gradientes de pressão disponíveis na literatura quanto a seu desempenho, como também sugere-se uma nova forma de avaliar tal gradiente de pressão.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T19:25:19Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T18:26:04Z : No. of bitstreams: 1 172944.pdf: 2245953 bytes, checksum: 21d140f74d46e0aa76e28536075c69ea (MD5) / A previsão teórica de escoamentos compressíveis geralmente é feita admitindo-se a hipótese de fluido caloricamente perfeito. Quando as temperaturas alcançadas pelo escoamento são elevadas deve-se utilizar hipóteses mais realísticas, que contemplam as variações dos calores específicos e da composição química. Nesta dissertação são apresentados os modelos matemático e numérico empregados para simular os escoamentos congelado e em equilíbrio químico local no interior de bocais do tipo convergente-divergente. O modelo matemático quase-unidimensional é constituído pelas equações de conservação da massa, da quantidade de movimento linear e da energia, além da equação de estado dos gases perfeitos. Como a equação de conservação da energia é escrita em termos da entalpia, também é utilizada uma expressão que relaciona essa propriedade com a temperatura e pressão. O método das constantes de equilíbrio é empregado para determinar a composição química. O modelo numérico, baseado no método dos volumes finitos com solução segregada, utiliza uma formulação adequada a qualquer regime de velocidade e funções de interpolação de segunda ordem aplicadas com correção adiada. O objetivo do trabalho, utilizar o método dos volumes finitos para simular escoamentos em equilíbrio químico local, é alcançado com êxito. Os resultados aqui obtidos concordam bem com os da solução analítica para fluidos caloricamente perfeitos e com os do programa NASA SP-273 para escoamentos congelado e em equilíbrio químico local.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-25T18:36:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 298015.pdf: 10618285 bytes, checksum: 844ad2734e2c44f9d9fdd308ecbf67f0 (MD5) / Nas últimas duas décadas, pesquisas sobre a aplicação de métodos numéricos que utilizam o conceito de volume de controle, na área estrutural, tem sido foco de diversos trabalhos. Este trabalho, por sua vez, faz um apanhado abrangente de diversas referências nesta área, buscando caracterizar de uma forma mais clara o que foi desenvolvido até o momento em termos de volumes finitos aplicados a problemas de mecânica estrutural. Além disso, procura desenvolver uma documentação detalhada, sobre o procedimento de discretização do problema utilizando a técnica de Volumes Finitos Baseado em Elementos (EbFVM), onde consta os conceitos físicos, matemáticos e computacionais envolvidos. A seguir, apresenta uma série de novos testes, na maioria deles ainda não constantes na literatura, são resolvidos alguns problemas convenientemente escolhidos, os quais verificam o desempenho do método juntamente com os testes. Assim, como ocorre nas referências consultadas, os resultados aqui apresentados se demonstraram promissores e encorajadores, no sentido de que o método se demonstra estável e coerente em relação a soluções-referências disponíveis, tanto com relação às variáveis primárias (deslocamentos) como nas variáveis recuperadas (tensões), também apresenta uma implementação numérica e computacional relativamente simples. Além disso, o principal elemento impulsionador do trabalho nesta área tem sido a solução de problemas de multifísica, como é o caso da interação fluido-estrutura. O trabalho conclui com uma análise detalhada dos testes e problemas propostos, mostrando que os resultados obtidos são equiparados com as soluções fornecidas pelo método de elementos finitos lineares e apresentam baixíssimos erros quando comparados com soluções analíticas. Por fim, o EbFVM é recomendado para soluções de problemas estruturais. / In the last two decades, research on the application of numerical methods using the concept of control volume to the structural area has been the focus of several works. This study provides a comprehensive overview of various references in this area, seeking to characterize more clearly what has been developed on the application of the finite volume method to problems of structural mechanics. It also aims at developing a detailed documentation on the discretization procedure of the problem using the Element based Finite Volume Method (EbFVM), encompassing physical, mathematical and computational concepts. This work presents a series of new verification tests, most of which still not reported in the literature. The test problems were carefully defined in order to verify the performance of the method against analytical solutions and the finite element method. The computational implementation proposed in this work is relatively simples and the simulations have shown promising and encouraging results, yielding stable and consistent solutions with respect to both displacements and nodal stresses (obtained using stress recovery techniques). Based upon the aforementioned assessment, the EbFVM was found suitable to application to structural problems in large scale computation and also in multi-physics problems

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-25T22:28:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 291658.pdf: 6352696 bytes, checksum: 4f7fdc827cfb2775f53dfc592068af68 (MD5) / A simulação numérica é uma das ferramentas mais poderosas que auxiliam a tomada de decisões nos processos de produção de reservatórios de petróleo. Entretanto, atualmente há uma defasagem entre a qualidade da descrição física e geométrica dos reservatórios disponível e a capacidade dos métodos numéricos empregados para resolver os modelos de escoamento multifásico nos simuladores comerciais. O grande desafio é incorporar essa informação detalhada em modelos numéricos de modo a incrementar a precisão e a confiabilidade das simulações obtidas. Uma das alternativas para tanto, analisada neste trabalho, é a utilização de malhas não-estruturadas híbridas como base geométrica para a discretização das equações que modelam o escoamento nos reservatórios. As malhas tridimensionais consideradas podem estar formadas, no caso mais geral, por quatro tipos de elementos: tetraedros, hexaedros, prismas e pirâmides. Uma vez que cada um desses tipos de elementos se adapta melhor à discretização de determinados tipos de geometrias, a possibilidade de utilizá-los do modo unificado em uma mesma formulação confere a ela um alto grau de flexibilidade geométrica. O método de volumes finitos baseado em elementos é considerado neste trabalho para a discretização das equações diferenciais que descrevem o escoamento multifásico nos reservatórios. Uma das principais características do método, de importância fundamental na simulação de reservatórios, é a conservação estrita das grandezas físicas no nível discreto. Mediante experimentos numéricos empregando a formulação apresentada, diversas características da metodologia são avaliadas neste trabalho.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2012-10-24T07:23:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 269337.pdf: 1005615 bytes, checksum: 5e9a22d3eafb4bab431e6bca358538a2 (MD5) / Os gases metano e dióxido de carbono fazem parte da composição do gás natural, onde o metano encontra-se em maior proporção. Ambos os gases apresentam efeitos indesejáveis, onde o metano é o maior responsável pelo efeito estufa no Planeta e o gás carbônico, pela oxidação de dutos no transporte do gás natural. A separação do CO2 do gás natural promove um aumento do poder calorífico do combustível, possibilitando a utilização do CO2 como matéria prima na indústria química, como por exemplo, na produção de gelo seco. Os processos adsortivos são utilizados na remoção e/ou na purificação de compostos gasosos, quando os métodos tradicionais tornam-se economicamente inviáveis. Neste trabalho foi estudado o processo de adsorção monocomponente das misturas CH4\He e CO2\He em coluna de leito fixo, empacotada com adsorvente pellets de silicalita. As equações diferenciais que descrevem o modelo físico, com as condições iniciais e de contorno, foram aproximadas numericamente pelo método de Volumes Finitos, com um arranjo co-localizado de variáveis em uma malha estruturada. Foi utilizado como função de interpolação o esquema WUDS. Para descrever a transferência de massa da fase fluida para a sólida, foi aplicado o modelo da força motriz linear (LDF), enquanto que, para determinar a concentração de equilíbrio entre a fase sólida e fluida, foi utilizada a equação de Langmuir estendida. As curvas de ruptura obtidas numericamente apresentaram boa concordância com as experimentais, sendo possível avaliar a eficiência de purificação dos gases em leito fixo em função da variação da concentração, temperatura e vazão de alimentação. / Methane and carbon dioxide gases are part of natural gas composition and methane is in bigger proportion. Both gases are pollutants which methane is the most responsible by the greenhouse effect and carbon dioxide in turn by pipelines oxidation in natural gas transporting. The separation of CO2 from natural gas promotes an increase in calorific power of the fuel, allowing the use of CO2 as a raw material in chemical industry, as in the production of dry ice. Gas adsorption process have been used on the removal and/or purification of toxic or oxidant pollutant gases, when conventional methods are costly or molecular diameter to be adsorbed are very close to each other. In this work, the performance of a fixed monolayer packed-bed of silicalite pellets for gas mixture adsorption (CH4/He and CO2/He) was studied through the solution of differential equations, with initial and boundary conditions, using the Finite Volume Method with a co-localizated arrangement of variables in a structured grid. In the application of this technique, the Weighted Upstream Differencing Scheme (WUDS) was used as interpolation function. The linear driving force (LDF) model was used to describe the mass transfer from fluid to the solid phase, while extended Langmuir equation was used to calculate equilibrium concentrations between fluid and solid phases. The numerical breakthrough curves obtained in this work showed good agreement with the experimental curves, allowing the prediction of the adsorption efficiency of the fixed bed as function of the feed concentration, feed temperature and feed flux variation.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2016-01-08T20:30:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 105510.pdf: 6402528 bytes, checksum: 9a28bd8de018d3dba0b09aa369cb7ba1 (MD5) Previous issue date: 1996 / O vazamento de gás refrigerante pela folga radial do compressor rotativo de pistão rolante é modelado, assumindo-se como fluído de vazamento tanto o óleo puro como a mistura óleo-refrigerante. Seis modelos de escoamento, considerando ambos os regimes, estacionário e transiente, são desenvolvidos. O modelo mais simples envolve o escoamento estacionário de óleo puro, que é melhorado incorporando-se a variação temporal da pressão de compressão e da velocidade tangencial do pistão rolante. A influência do gás dissolvido no óleo é analisada nos modelos de escoamento monofásico homogêneo e heterogêneo da mistura. A formação de bolhas de gás refrigerante é introduzida nos modelos de escoamento bifásico homogêneo da mistura. Um modelo bifásico contendo a formação de espuma também é apresentado. Os resultados mostram a importância dos modelos conterem o efeito do gás refrigerante dissolvido no óleo no cálculo das propriedades ffsicas, assim como a formação de bolhas de gás ao longo do escoamento. Mostra-se que a formação de espuma na saída da folga radial pode, também, influir significativamente sobre os resultados do escoamento. O modelo de escoamento bifásico homogêneo é recomendado para prever o vazamento de gás refrigerante pela folga radial.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2016-01-08T20:39:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 104402.pdf: 13360964 bytes, checksum: 113cc948d365d428ae37e9d63e47f3c5 (MD5) Previous issue date: 1996 / Simulação do movimento radial do pistão em um compressor alternativo de refrigeração. Esta simulação tem como objetivo promover economia de energia, diminuindo tanto a potência consumida por atrito viscoso quanto o vazamento de fluido refrigerante através da folga radial, além de reduzir o ruído do compressor.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2016-01-08T21:07:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 104166.pdf: 2341533 bytes, checksum: ebdb0b6c0e034b839883a4df181b449a (MD5) Previous issue date: 1996 / Algumas técnicas para evitar o problema do desacoplamento par-ímpar campo de pressão (também conhecido como campo de pressão do tipo tabuleiro de xadrez) na simulação numérica de escoamentos incompressíveis são discutidas e testadas. Essas técnicas são testadas em associação com algoritmos utilizados em Volumes Finitos para a simulação desse tipo de escoamento. Comparações do desempenho dos códigos implementados são mostradas. A eficácia das diversas técnicas é verificada na simulação de escoamentos bidimensionais laminares.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2013-07-15T22:56:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 220691.pdf: 7002334 bytes, checksum: b6545d55b6c51db09832cca35cb420b9 (MD5)

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-18T19:46:45Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-09T01:51:19Z : No. of bitstreams: 1 152682.pdf: 7545585 bytes, checksum: 357f4dafad3a665d4abd932fe9e9e4f5 (MD5) / O sistema de equações gerados da discretização das EDP's de Navier-Stokes através do MVF é de segunda ordem e necessita de uma forma de linearização para que possa ser resolvida como um sistema linear de equações. Normalmente, o sistema de equações gerado da discretização é linearizado, seja na discretização de termos não-lineares, seja na linearização de termos fonte, possibilitando que a solução destas não linearidades possa ser obtida de forma iterativa. O presente trabalho visa, essencialmente, implementar nova linearização na discretização das equações de Navier-Stokes usando a expansão via Série de Taylor, conforme o método de Newton, com interpolação UpWind de 1a ordem. O objetivo é otimizar o custo computacional envolvido na solução do sistema de equações lineares gerado da discretização.