Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2015. / Submitted by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2016-05-09T12:27:36Z No. of bitstreams: 1 2015_LuizEduardoNunesdeAlbuquerque.pdf: 4887034 bytes, checksum: 7664f14717f1e30ccfd5f374c5fcfdf1 (MD5) / Approved for entry into archive by Marília Freitas(marilia@bce.unb.br) on 2016-05-26T16:44:13Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_LuizEduardoNunesdeAlbuquerque.pdf: 4887034 bytes, checksum: 7664f14717f1e30ccfd5f374c5fcfdf1 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-26T16:44:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_LuizEduardoNunesdeAlbuquerque.pdf: 4887034 bytes, checksum: 7664f14717f1e30ccfd5f374c5fcfdf1 (MD5) / Esta dissertação apresenta a automatização de um dinamômetro hidráulico instalado na cabine de testes de motores de combustão interna do laboratório de máquinas térmicas da Universidade de Brasília. O dinamômetro é operado por meio de um controlador analógico que comanda o freio do equipamento pela variação da pressão interna gerada pelo vórtice da água no circuito hidráulico. A pressão interna, por sua vez, é controlada por uma válvula borboleta acoplada a um servo motor de corrente contínua comandado por um controlador PID analógico. O objetivo desse estudo é substituir esse sistema analógico por um sistema de controle digital. Para entender o funcionamento do dinamômetro levantou-se seu modelo usando a teoria unidimensional integrada e a modelagem do fluxo de vórtice simplificadas. A automatização do dinamômetro é implementada com microcomputador em um sistema supervisório SCADABR que se comunica com subsistemas de medição de torque e de rotação digitais, e um subsistema de controle do servo motor CC implementado com micro controlador Arduino. O controle do dinamômetro é implementado com um algoritmo de controle com ganho Proporcional Derivativo, sintonizado por meio do segundo método de Ziegler-Nichols. O novo sistema foi usado no ensaio de velocidade constante de um motor Diesel e os resultados, comparados com o sistema analógico, apresentaram respostas mais rápidas nos testes de altas e baixas rotações do motor. O sistema desenvolvido se mostrou robusto e versátil e permitirá a implementação de novos tipos de ensaios no dinamômetro. / This dissertation presents the automation of a hydraulic dynamometer installed in the internal combustion motor test cabin of the Thermal Machines laboratory of the University of Brasilia. The dynamometer is operated by an analog controller that commands its break by varying the internal pressure generated by the vortices of the water in the hydraulic circuit. The internal pressure is controlled by a butterfly valve coupled to a DC servomotor that is command by an analog PID controller. The objective of the study is to substitute the analog control system by a digital control system. To understand the nature of the dynamometer, its model was elaborated using the simplified uni-dimensional theory and the modeling of flux vortex. The automation is implemented with a SCADABR supervisory system in a microcomputer linked to a torque measurement subsystem, a velocity measurement subsystem and a DC servomotor controller implemented with an Arduino board. The control of the dynamometer is implemented with a proportional derivative PD gain algorithm that was tuned with Ziegler Nichols's second method. The new system was used in to implement the constant velocity test of a diesel motor and the results, compared with the analog system, showed faster responses in the low and high rotation tests of the motor. The developed system proved to be robust and versatile and will permit the implementation of other test strategies of the dynamometer.

CARTAXO, J. C. Análise de liberação de energia para biodieseis de segunda geração. 2016. 53 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016. / Submitted by Hohana Sanders (hohanasanders@hotmail.com) on 2016-06-15T13:10:05Z No. of bitstreams: 1 2016_dis_jccartaxo.pdf: 5065134 bytes, checksum: 017764e14b53ef2b7599a4ba168f0000 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-07-11T14:37:48Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_dis_jccartaxo.pdf: 5065134 bytes, checksum: 017764e14b53ef2b7599a4ba168f0000 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-11T14:37:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_dis_jccartaxo.pdf: 5065134 bytes, checksum: 017764e14b53ef2b7599a4ba168f0000 (MD5) Previous issue date: 2016-05-04 / Second generation biodiesel fuels extracted from sources such as beef tallow and castor bean oil have gone through an increase in production, as they are being gradually added to soybean biodiesel which constitutes the primary biofuel in the country. These alternative materials have potential do increase the fuel’s oxidation stability and, specifically in the case of beef tallow, reduce the cost of producing biodiesel. However, these sources also contribute to making the properties of the biodiesel/diesel blend more distant from those of conventional diesel fuel. Beef tallow biodiesel, for example, has a cetane number of 64.70, compared to 46.44 the soybean and 48 for mineral diesel fuel. In the case of castor bean biodiesel, its viscosity is 14.5 cSt, while soybean’s is 4.2 cSt and mineral diesel’s is 2.5. It is expected that these unique characteristics should have noteworthy consequences in the injection, tomization and combustion processes of the fuel. This work intends to determine the extent of these consequences by characterizing each second generation biodiesel fuel’s impact on the apparent heat release rate. To this end, experimental data on cylinder pressure and a heat release – or energy - analysis model on a combustion zone were utilized. The data were obtained from a medium sized turbo diesel engine operating at steady state for three different load levels. Biodiesel and diesel blends were prepared at concentration levels B10, representative of current commercial use, and B20, corresponding to a greater biofuel adoption in a future scenario. Second generation sources were also compared to data from soybean biodiesel, which forms around 75% of Brazil’s biodiesel production. At B20 concentrations, it was found that beef tallow biodiesel, due to its higher cetane number, hastened combustion by about 1◦ compared to soybean and 3◦ compared to mineral diesel. This anticipation in ignition also caused a reduction in the amount of fuel consumed as a premixed flame. Combustion of castor bean biodiesel was mostly unchanged for high and medium loads compared to mineral diesel fuel. However, on the low load configuration (BMEP = 250kPa) and at B20 concentration, it caused a significant delay in combustion, likely from the collision of the fuel jet against the cylinder wall. / Os biodieseis de segunda geração oriundos de fontes, tais como o sebo bovino e a mamona, vêm experimentando uma expansão em sua produção, sendo adicionados gradualmente ao biodiesel de soja, que constitui a matéria-prima predominante no país. Essas matérias-primas alternativas podem aumentar a estabilidade à oxidação do combustível e, no caso do sebo, diminuir o custo de produção do biodiesel. Contudo, elas também contribuem para um maior distanciamento entre as propriedades das misturas diesel/biodiesel e o óleo diesel convencional. O biodiesel proveniente do sebo bovino, por exemplo, possui um número de cetano de 68,77 frente aos 52,10 do de soja e 48 do óleo diesel mineral. Já o biodiesel de mamona possui viscosidade de 14,5 cSt, frente aos 4,16 do de soja e 2,5 do óleo diesel mineral. Espera-se que essas características singulares tenham consequências importantes nos processos de injeção, atomização e queima do combustível. O objetivo deste trabalho é determinar a extensão dessas consequências, caracterizando-se o impacto de cada um desses biodieseis de segunda geração sobre a taxa aparente de liberação de energia. Empregou-se, para tanto, dados experimentais de pressão no cilindro e um modelo de análise de liberação de calor, ou de energia, com uma zona de combustão. Os dados foram obtidos com um motor diesel turbo de médio porte operando em condições de regime permanente e a três níveis de carga. Preparou-se misturas entre diesel e biodiesel nas concentrações B10, representativas do patamar atual de adição de biodiesel ao diesel mineral, e B20, que corresponderiam à maior adoção de biocombustíveis em um cenário futuro. As matérias-primas de segunda geração, sebo bovino e mamona, também foram comparadas a dados obtidos com o biodiesel de óleo de soja, que corresponde a cerca de 75% a atual produção brasileira de biodiesel. Para as misturas B20, constatou-se que o biodiesel de sebo bovino, por ter maior número de cetano, adianta a combustão em cerca de 1◦ com relação ao de soja e 3◦ com relação ao diesel mineral. Devido a este adiantamento da ignição, o biodiesel de sebo bovino também reduziu a quantidade de combustível consumido pelo modo pré-misturado. A combustão das misturas contendo biodiesel de mamona ficou praticamente inalterada para as condições de alta e média carga com relação ao óleo diesel mineral. Contudo, em baixa carga (bmep=250 kPa) e na concentração correspondente a B10 e B20, o biodiesel de mamona provocou um atraso expressivo na combustão, provavelmente devido à colisão do jato combustível com as paredes do pistão.

ROCHA, D. S. Análise numérica do desempenho de um motor diesel turboalimentado operando com mistura óleo diesel-biodiesel de mamona. 84 f. 2011. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2011. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-03-21T12:12:25Z No. of bitstreams: 1 2011_dis_dsrocha.pdf: 1983520 bytes, checksum: 0592be4c296cbad070edfefb5624af32 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2016-03-31T16:39:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2011_dis_dsrocha.pdf: 1983520 bytes, checksum: 0592be4c296cbad070edfefb5624af32 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-31T16:39:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011_dis_dsrocha.pdf: 1983520 bytes, checksum: 0592be4c296cbad070edfefb5624af32 (MD5) Previous issue date: 2011-05-20 / The effects of the addition of biodiesel to mineral diesel oil were studied employing dynamometer tests and multidimensional simulations. The impact of this addition upon the dynamics of the fuel jet and upon the formation of nitrogen oxides was accessed employing the multidimensional code KIVA 3 VR2 to carry out the computational simulations, which were validated against experimental curves of in cylinder pressure. The utilized fuels were diesel oil and B20 blend, comprising of 80% diesel oil and 20% methyl ester of castor oil, by volume. The results indicate that the addition of biodiesel causes an increase in the penetration of the fuel jet due to its lower atomization characteristics compared to diesel oil. Emissions of nitrogen oxides were higher with the use of B20 blends, due to an increase in the share of fuel jet exposed to high temperatures and lean burning conditions compared to stoichiometric. / Os efeitos da adição do biodiesel proveniente do óleo de mamona ao óleo diesel convencional foram estudados empregando-se ensaios dinamométricos e simulações multidimensionais. Avaliou-se o impacto desta adição na dinâmica do jato de combustível e na formação de óxidos de nitrogênio. Empregou-se o código multidimensional KIVA 3 VR2 para a realização das simulações computacionais e curvas experimentais de pressão no cilindro de um motor diesel rápido turboalimentado na validação destas simulações. Os combustíveis analisados foram o óleo diesel mineral e a mistura B20, composta por 80% de óleo diesel e 20% de éster metílico do óleo de mamona, em volume. Os resultados obtidos indicam que a adição de biodiesel provoca um acréscimo na penetração do jato combustível devido as suas características inferiores de atomização com relação ao diesel. As emissões de óxidos de nitrogênio foram consideravelmente superiores com o emprego da mistura B20, por conta de um aumento na parcela do jato combustível exposta a altas temperaturas e condições de queima pobre comparadas a estequiométrica.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-10-19T12:37:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 338917.pdf: 6278500 bytes, checksum: e322df7d608322d2f71861aa013ddada (MD5) Previous issue date: 2015 / Abstract : The laminar flame speed is a physicochemical parameter of the combustion of premixed mixtures. It is relevant in the design and analysis of combustion systems, such as internal combustion engines and gas turbines, in risk analysis of accidents with gas fuels, as well as, a global target to the development of detailed chemical kinetics models for combustion. Here, the laminar flame speeds of ethanol, iso-octane, n-heptane, gasoline, gasoline with 27% ethanol in volume, two surrogates for the gasoline and the gasoline with ethanol, in mixture with dry air were measured at 100 kPa, temperature range from 298 K to 408 K, and equivalence ratio from 0.6 to 1.4. The measurements were made in a constant volume reactor equipped with a high-speed camera (10000 FPS), for the visualization of the spherically expanding flame front propagation using the Schlieren method. Unstretched laminar flame speed was obtained through extrapolation using a linear relation between flame stretch rate and flame propagation velocity. The effect of temperature on flame speed was evidenced and two empirical equations were curve fitted to the measurements relating the flame speed to the equivalence ratio. A global equation to calculate laminar flame speed as a function of equivalence ratio and temperature was also curve-fitted for each fuel. The results agree with values found in the literature for the pure substances within 10 %. The temperature dependence parameter is also in good agreement with the literature within an error band of 10 % of the measurement. The deviation from the curve-fitted equations and the measurements is smaller than 4%. The surrogate proposed also represented with great accuracy the laminar flame speed of the gasoline and the gasoline with ethanol addition, with a maximum difference of 2 %.<br> / A velocidade de chama laminar é uma característica físico-química da combustão de misturas contendo oxidante e combustível pré-misturados. É um parâmetro utilizado no projeto e análise de sistemas de combustão, como motores e turbinas a gás, nas análises de risco, como em acidentes envolvendo gases, e como parâmetro global para o desenvolvimento de modelos de cinética química de combustão. Nesse trabalho, a velocidade de chama laminar foi medida para os seguintes combustíveis: etanol, iso-octano, n-heptano, gasolina, gasolina com adição de 27% de etanol, e duas misturas que emulam o comportamento (surrogates) da gasolina e da gasolina com adição de etanol. As condições iniciais para os experimentos foram 100 kPa, temperaturas variando de 298 K até 408 K, e razão de equivalência de 0,6 até 1,4. Os experimentos foram realizados em um reator de volume constante, equipado com uma câmera de alta velocidade (10000 FPS) usada para a visualização da propagação da frente de chama no interior do reator com o método Schlieren. A velocidade de chama laminar plana foi obtida através da extrapolação linear da relação entre a velocidade de propagação da chama e a taxa de estiramento. O parâmetro de dependência com a temperatura foi calculado para cada combustível em cada razão de equivalência. Duas curvas de ajuste dos dados experimentais (função polinomial de terceiro grau e exponencial) foram obtidas para relacionar velocidade de chama laminar e razão de equivalência para cada temperatura. Uma equação global para calcular velocidade de chama laminar em função de temperatura e razão de equivalência para cada combustível também foi determinada. O resultados obtidos mostram uma boa concordância com a literatura, com diferenças menores que 10 % para as substâncias puras. O parâmetro de dependência com a temperatura também está em boa concordância com os valores encontrados na literatura dentro da faixa de erro experimental de 10 % do valor medido. O uso da equação global resulta em desvio menor que 4 % para os valores medidos. Os surrogates investigados representam a velocidade de chama laminar da gasolina e da gasolina com adição de etanol dentro de um desvio de máximo de 2 %.

Made available in DSpace on 2015-09-17T15:26:45Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-06-25. Added 1 bitstream(s) on 2015-09-17T15:45:16Z : No. of bitstreams: 1 000846822.pdf: 4839529 bytes, checksum: c4b8326579b8c8a11a6d43fb64caa62f (MD5) / O motor de combustão interna é a principal fonte de energia de automóveis, sendo de grande importância para o setor de energia no mundo. Com o aparecimento de problemas relacionados com a emissão exagerada de poluentes e gases de efeito estufa, o desenvolvimento de modelos que corretamente descrevem os fenômenos físicos que ocorrem no interior da câmara de combustão de motores tornou-se relevante. Assim, na primeira parte deste trabalho a biblioteca de modelos de fonte aberta de dinâmica de fluidos computacional (CFD) OpenFOAM com módulos desenvolvidos na Universidade de Duisburg-Essen foi utilizada para investigar o efeito do volume das fendas no desenvolvimento da combustão em motores convencionais com ignição por centelha. As simulações de grandes escalas (LES, large eddy simulation) realizadas foram validadas com visualizações de câmeras de alta velocidade obtidas do motor óptico de Duisburg, que mostraram a presença de uma frente luminosa no interior da fenda anular que poderia ser associada a uma chama se propagando. Os resultados apresentados mostraram boa concordância qualitativa com os dados experimentais, o que permitiu concluir que no caso do motor de Duisburg, a chama é realmente capaz de penetrar no volume da fenda. Em seguida, um estudo sobre sprays combustíveis foi realizado, por se tratar de uma tendência muito promissora em motores modernos. Atenção especial foi dada aos fenômenos de conservação de momento, ruptura, evaporação e mistura do caso de teste Spray G da rede de combustão em motores (ECN, engine combustion network). Os processos de ruptura e evaporação foram investigados e simulados, sendo os resultados interpretados de acordo com os modelos utilizados. O comprimento de penetração foi validado com experimentos e uma boa concordância foi atingida. Finalmente, um estudo de sensibilidade da malha foi realizado e seus resultados apresentados e discutidos / The internal combustion engine is the major energy source of automobiles and is of large importance for the energy sector worldwide. As problems related to exaggerated pollutant and greenhouse gases emissions emerged, the development of models to correctly describe the physical phenomena taking place inside the combustion chamber of engines became relevant. Thus, in the first part of this work the open source CFD library OpenFOAM with modules developed at the University of Duisburg-Essen was used to investigate the effect of the crevice volume on the performance of the combustion in port fuel injection spark ignition engines. The LES (large eddy simulation) simulations were validated against high speed flame visualization obtained from the Duisburg optical engine, which showed the presence of a luminous front inside the top land crevice that could be a wrinkled flame. The presented results showed good qualitative agreement with the experimental data, which allowed the conclusion that in the case of the Duisburg engine, the flame indeed penetrates into the crevice volume. Furthermore, a study on fuel sprays was performed, since this is a very promising trend related to modern engines. Special attention was given to the phenomena of momentum exchange, droplet breakup, evaporation and mixture from the test case Spray G provided by the Engine Combustion Network (ECN). The processes of droplet breakup and evaporation were investigated and simulated, being the results interpreted according to the models used. The penetration length was validated against experiments and good agreement was obtained. Finally, a mesh sensitivity study was performed and the results presented and discussed

Orientadora: Profa. Dra. Maria J.J.S. Ponte / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia - PIPE. Defesa: Curitiba, 07/07/2009 / Bibliografia: fls. 146-150 / Área de concentraçao: Engenharia e ciencia dos materiais / Resumo: Este trabalho trata do estudo de atomizadores mecânicos–centrífugos utilizados em sistemas de injeção eletrônica de combustíveis para motores de combustão interna. Foram estudados injetores para motores do tipo à centelha, que operam segundo o ciclo termodinâmico OTTO. Através de uma abordagem teórico-experimental estudouse o fenômeno da atomização responsável pela geração do spray em njetores. O mecanismo de formação de sprays caracteriza-se pela turbulência, quebra das forças de tensão superficial, formação de filmes instáveis, ligamentos, gotas e finalmente gotículas. À luz da mecânica de fluidos aplicada e da observação dos fenômenos envolvidos em cada fase da atomização, buscaram-se correlações e modelos matemáticos de predição das principais características do spray, especialmente o diâmetro estatístico das gotículas e seu campo de velocidades. A disponibilização dessas ferramentas matemáticas é contribuição efetiva não somente à melhoria desses dispositivos, mas também à simulação da vaporização do líquido e formação da mistura carburada em motores. A literatura afirma a relação entre o desempenho do sistema de injeção com a economia de combustível e a redução de emissões poluentes. A abordagem se prima pela exploração da experimentação científica em que foram utilizadas técnicas qualitativas e quantitativas de medição do tamanho de gotículas e sua velocidade. Além de técnicas otográficas sofisticadas como a de alta velocidade, empregaram-se métodos de medição ópticos avançados a raios Laser como a velocimetria por efeito Doppler (LDV) e medição do diâmetro por diferença de fase (PDPA). O planejamento de experimentos, bem como o tratamento de resultados, valeu-se do uso de métodos estatísticos de planejamento fatorial e regressão nãolinear. Finalmente apresentam-se as orrelações como ferramentas de engenharia para projeto e melhoria de injetores. Observou-se que nas correlações para o campo de velocidades os parâmetros adimensionais mais importantes são espectivamente os números de Euler, de Weber e Reynolds, nesta ordem. Finalmente apresenta-se uma análise da influência de cada parâmetro e a aplicabilidade das correlações propostas. / Abstract: Among all modern human activities with impact on the environment the most important is the fuel based transportation. Regulatory guidelines for greenhouse gases "GHG" emissions and vehicle efficiency have come up in many countries after the Kyoto protocol agreement. Because of fuel availability, price rise and emission control the goal of having a more efficient engine has became a must worldwide over the last ten years. In such a scenario alternative fuels like ethanol have returned on discussion again because of its successful use. In internal combustion engines a better atomized spray is one of the key features to chieve an efficient fuel-and-air mixture in the cylinder inlet. The injection system should keep a good spray pattern and overall performance. In conventional spark engines the spray is commonly generated by injectors with pressure or pressure-swirl atomizers in the fuel outlet. The present work focus on pressure-swirl atomizers used in modern electronic fuel injection systems for spark engines. By means of a heoretical-experimental approach, applied fluid mechanics and a statistically based testing programme the atomization process in injectors is studied. This work seeks a predictive mathematical statement for the relationship between the upstream liquid properties and the operating conditions with the spray main characteristics such as the droplet size and velocity field. Such an experimental approach demands injector’s selection, test rig design and construction, spray sizing methods, research and adjustment. The experimental approach is based upon two spray evaluation techniques: a qualitative evaluation, such as high speed photography and a non-intrusive quantitative method by Laser Doppler Velocimetry (LDV) for the spray velocity field and the Phase Doppler Particle Analyser (PDPA) for droplet sizing. Finally the predicting models are presented as an engineering tool for the design and development of fuel injectors because their importance for fuel consumption and emission control.

Orientador : Prof. Dr. Carlos Henrique Marchi / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. Defesa: Curitiba, 27/09/2016 / Inclui referências : fls. 93-97 / Área de concentração: Fenômenos de transporte e mecânica dos sólidos / Resumo: A determinação precisa do fluxo de calor é uma importante tarefa tanto para o projeto quanto para o cálculo do desempenho de motores-foguete. No presente trabalho, o fluxo de calor na câmara de combustão de motores-foguete com geometria cilíndrica será calculado utilizando-se o método inverso. Nesse tipo de abordagem, o fluxo de calor variando no tempo é determinado a partir de dados experimentais de temperatura tomadas na parede externa do motor-foguete. O fenômeno físico foi modelado pela equação da condução de calor em coordenadas cilíndricas unidimensional em regime transiente. As propriedades físicas do material da câmara são consideradas constantes. O problema inverso é resolvido pelo método dos mínimos quadrados modificado pela adição do termo de regularização de Tikhonov de ordem zero. Os coeficientes de sensitividade foram obtidos pelo teorema de Duhamel, portanto a metodologia se aplica a problemas lineares. Mediante o uso do parâmetro de regularização, foi possível gerar bons resultados mesmo com dados contendo erros experimentais consideráveis. Os resultados obtidos com tal abordagem concordam satisfatoriamente com valores encontrados na literatura. Uma vez conhecidos o fluxo de calor e a temperatura da parede no lado interno, a temperatura de câmara foi calculada através de um processo iterativo. Os fluxos de calor teóricos de convecção e radiação são calculados por métodos disponíveis na literatura. A temperatura da câmara foi ajustada até que a soma dos fluxos de calor teóricos coincidissem com o fluxo obtido pelo método inverso. A temperatura na câmara calculada pelo procedimento iterativo forneceu erros de 4,66 e 13,69%. Pode-se verificar boa concordância entre a temperatura na câmara calculada e a temperatura experimental. Palavras-chave: Câmara de combustão. Regularização de Thikonov. Fluxo de calor. Problema inverso de condução de calor. Temperatura na câmara. / Abstract: Accurate determination of heat flux is an important task not only in designing but also in calculation of the performance of rocket engines. In this work, the heat flux in combustion chamber is calculated using inverse method. In this approach, the heat flux varying in time is determined from experimental data measured at the outer side wall of the rocket engine. The physical phenomenon was modeled by the transient one dimensional heat equation in cylindrical coordinates. The properties of the material of the chamber were considered constant. The inverse problem is solved by least squares modified by the addition of Tikhonov regularization term of zero order. The sensitivity coefficients were obtained by Duhamel's theorem, so the methodology is applicable to linear problems. By using the regularization parameter, it was possible to generate good results even using data with considerable experimental errors. The results obtained with this approach agree well with literature data. Once known the heat flux and the inside wall temperature, the chamber temperature was calculated using an iterative process. The theoretical radiation and convection heat flux are calculated by methods available in the literature. The temperature chamber was adjusted until the sum of the theoretical heat fluxes coincide with the heat flux obtained by the inverse method. The temperature calculated in the chamber presented errors of 4,66 and 13,69%. It can be verified good agreement between the calculated chamber temperature and experimental temperature. Keywords: Combustion chamber. Thikonov regularization. Heat flux. Inverse Heat Conduction Problem. Chamber temperature.

Made available in DSpace on 2015-01-26T13:21:17Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-04-28Bitstream added on 2015-01-26T13:30:46Z : No. of bitstreams: 1 000802119.pdf: 3622671 bytes, checksum: 12ae065b252cd019f0fc65a9a993087d (MD5) / O emprego de óleos vegetais como combustível é conhecido desde os primórdios do motor de combustão interna de ignição por compressão. Atualmente, por conta dos elevados custos do petróleo e seus derivados, os combustíveis alternativos passam a ser competitivos sob o ponto de vista econômico para uso em motores. Diante desse contexto, foi proposta a construção de uma bancada dinamométrica, envolvendo o desenvolvimento e a concepção dos componentes necessários, e, depois, a realização de testes preliminares do desempenho de um motor reformado, operando com diesel comum comercial (B5), biodiesel de óleo de soja (B100) e nas seguintes proporções de mistura: B20, B50 e B80. Por meio dos ensaios preliminares, foi possível validar os resultados obtidos comparando-os com os valores de torque e potência definidos pelo fabricante do motor. Analisando as curvas obtidas em função da rotação e do combustível utilizado nos ensaios, foi verificado um melhor desempenho do motor com a utilização do B20, especialmente na faixa de rotação ao redor de 1.800 rpm, para a qual o mesmo foi projetado. Por outro lado, nesta mesma faixa de rotação, foi verificado o pior desempenho para a operação com B100, confirmando o que havia sido encontrado na literatura / The use of vegetable oils as fuel is known since the dawn of the internal combustion engine of compression ignition. Currently, due to the high cost of oil and its derivatives, alternative fuels become competitive under the economic point of view for use in engines. In this context, it was proposed the construction of a dynamometer bench involving the development and design of the components required, and, after, performing preliminary testing of the performance of a refurbished engine, operating with common commercial diesel (B5), soybean oil biodiesel (B100) and in the following mixing ratios: B20, B50 and B80. Through the preliminary tests, it was possible validate the results obtained comparing them to the values of torque and power defined by the engine manufacturer. Analyzing the curves obtained in function of rotation and the fuel used in the tests, was found better engine performance using the B20, particularly in the speed range around 1,800 rpm, for which it was designed. On the other hand, in this same speed range, the worst performance was verified for operating with B100, confirming what had been found in the literature

Orientador: Aparecido Carlos Gonçalves / Banca: Samuel da Silva / Banca: Eduardo Carlos Bianchi / Resumo: A técnica de análise de óleo é um tipo de manutenção preditiva, feita coletando-se o óleo de um equipamento e analisando-o posteriormente ou analisando-o direta e continuamente em sistemas "on-line". Em motores de combustão interna todas as peças possuem uma vida útil previamente estabelecida, com maior ou menor duração, de acordo com a função específica a elas atribuída. Pela análise do óleo podem-se monitorar as condições destas peças. A análise dos óleos permite identificar os primeiros sintomas de desgaste de um componente. A identificação é feita a partir do estudo da quantidade de partículas, tamanho, forma e composição das mesmas, presentes nas amostras de lubrificante, que fornecerão informações precisas sobre as condições das superfícies em movimento sem a necessidade de se desmontar o conjunto a qual estas partes pertencem. Tais partículas sólidas são geradas pelo atrito dinâmico entre as peças em contato no conjunto. De acordo com o estudo destas partículas podem-se relacionar as situações de desgaste do conjunto e atribuí-las a condições químicas e físicas. A análise dos óleos é feita por meios de técnicas laboratoriais que envolvem reagentes, instrumentos e equipamentos. O Laboratório de Análise de Partículas em Óleos-LAPO tem realizado vários trabalhos em motores de combustão interna a Diesel operando com biodiesel. Assim, para dar continuidade aos estudos foi aperfeiçoado um equipamento PIN-ON-DISK, já construído, utilizado para simular o efeito de possíveis contaminações de lubrificantes automotivos a diesel por biodieseis B5, Animal, Vegetal e Animal + Vegetal. Para isso foi feito um estudo teórico sobre os motores, lubrificantes e sobre os problemas e possíveis causas associadas às falhas destes. Além disso, diversos estudos acerca dos tipos de manutenção preditiva aplicadas a estes. Também foram vistos trabalhos de ... / Abstract: The oil analysis technique is a type of predictive maintenance, through collecting the oil from the equipment and analyzing it later in the laboratory or analyzing it directly and continuously via online systems. In internal combustion engines, the components have a pre-determined life span, being it a longer or shorter life, accordingly to the specific function assigned to each one of the parts. Using the oil analysis it's possible to monitor the conditions of such parts. That method can identify early on any symptoms of component wear. The identification is based on the study of the number, size, shape and composition of each particle; which are present in the lubricant samples. This provides accurate information about the conditions of the surfaces involved without requiring a complete disassemble of the machine. These solid particles are generated by dynamic friction among the parts in contact. Accordingly to the study of these particles, it's possible to identify the situations related to the wear and figure out the reasons why that's happening. These results can be related to the chemical and physical conditions that these surfaces are exposed to. The oil analysis is made with laboratorial techniques involving reagents, tools and equipments. The Laboratory for Particle Analysis in Oil (LAPO) has held several studies in internal combustion diesel engines operating with biodiesel. In order to continue these studies about wear debris the equipment PIN-ON-DISK was improved. This equipment was used to simulate the effect of potential contamination of lubricants by automotive diesel B5, Animal biodiesel, biodiesel made by Vegetable and biodiesel made by Animal plus Vegetables. In order to create this dissertation, there were studies of engines, lubricants, wear conditions and predictive maintenance. In addition, there were also studies on work done by other authors who deal with predictive ... / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:14Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-08-30Bitstream added on 2014-06-13T20:35:24Z : No. of bitstreams: 1 000739586.pdf: 7573451 bytes, checksum: 0dd7148fef9d1ad303c2f66921342e8b (MD5) / A técnica de análise de óleo é um tipo de manutenção preditiva, feita coletando-se o óleo de um equipamento e analisando-o posteriormente ou analisando-o direta e continuamente em sistemas “on-line”. Em motores de combustão interna todas as peças possuem uma vida útil previamente estabelecida, com maior ou menor duração, de acordo com a função específica a elas atribuída. Pela análise do óleo podem-se monitorar as condições destas peças. A análise dos óleos permite identificar os primeiros sintomas de desgaste de um componente. A identificação é feita a partir do estudo da quantidade de partículas, tamanho, forma e composição das mesmas, presentes nas amostras de lubrificante, que fornecerão informações precisas sobre as condições das superfícies em movimento sem a necessidade de se desmontar o conjunto a qual estas partes pertencem. Tais partículas sólidas são geradas pelo atrito dinâmico entre as peças em contato no conjunto. De acordo com o estudo destas partículas podem-se relacionar as situações de desgaste do conjunto e atribuí-las a condições químicas e físicas. A análise dos óleos é feita por meios de técnicas laboratoriais que envolvem reagentes, instrumentos e equipamentos. O Laboratório de Análise de Partículas em Óleos-LAPO tem realizado vários trabalhos em motores de combustão interna a Diesel operando com biodiesel. Assim, para dar continuidade aos estudos foi aperfeiçoado um equipamento PIN-ON-DISK, já construído, utilizado para simular o efeito de possíveis contaminações de lubrificantes automotivos a diesel por biodieseis B5, Animal, Vegetal e Animal + Vegetal. Para isso foi feito um estudo teórico sobre os motores, lubrificantes e sobre os problemas e possíveis causas associadas às falhas destes. Além disso, diversos estudos acerca dos tipos de manutenção preditiva aplicadas a estes. Também foram vistos trabalhos de... / The oil analysis technique is a type of predictive maintenance, through collecting the oil from the equipment and analyzing it later in the laboratory or analyzing it directly and continuously via online systems. In internal combustion engines, the components have a pre-determined life span, being it a longer or shorter life, accordingly to the specific function assigned to each one of the parts. Using the oil analysis it's possible to monitor the conditions of such parts. That method can identify early on any symptoms of component wear. The identification is based on the study of the number, size, shape and composition of each particle; which are present in the lubricant samples. This provides accurate information about the conditions of the surfaces involved without requiring a complete disassemble of the machine. These solid particles are generated by dynamic friction among the parts in contact. Accordingly to the study of these particles, it’s possible to identify the situations related to the wear and figure out the reasons why that’s happening. These results can be related to the chemical and physical conditions that these surfaces are exposed to. The oil analysis is made with laboratorial techniques involving reagents, tools and equipments. The Laboratory for Particle Analysis in Oil (LAPO) has held several studies in internal combustion diesel engines operating with biodiesel. In order to continue these studies about wear debris the equipment PIN-ON-DISK was improved. This equipment was used to simulate the effect of potential contamination of lubricants by automotive diesel B5, Animal biodiesel, biodiesel made by Vegetable and biodiesel made by Animal plus Vegetables. In order to create this dissertation, there were studies of engines, lubricants, wear conditions and predictive maintenance. In addition, there were also studies on work done by other authors who deal with predictive ...