Made available in DSpace on 2014-12-17T14:58:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AgustinaAT_DISSERT.pdf: 2702198 bytes, checksum: 148dfa7301ba408b0bf7dbb93115a55f (MD5) Previous issue date: 2011-02-18 / Annular flow is the prevailing pattern in transport and energy conversion systems and therefore, one of the most important patterns in multiphase flow in ducts. The correct prediction of the pressure gradient and heat transfer coefficient is essential for optimizing the system s capacity. The objective of this work is to develop and implement a numerical algorithm capable of predicting hydrodynamic and thermal characteristics for upflow, vertical, annular flow. The numerical algorithm is then complemented with the physical modeling of phenomena that occurs in this flow pattern. These are, turbulence, entrainment and deposition and phase change. For the development of the numerical model, axial diffusion of heat and momentum is neglected. In this way the time-averaged equations are solved in their parabolic form obtaining the velocity and temperature profiles for each axial step at a time, together with the global parameters, namely, pressure gradient, mean film thickness and heat transfer coefficient, as well as their variation in the axial direction. The model is validated for the following conditions: fully-developed laminar flow with no entrainment; fully developed laminar flow with heat transfer, fully-developed turbulent flow with entrained drops, developing turbulent annular flow with entrained drops, and turbulent flow with heat transfer and phase change / O padr?o anular ? uma das morfologias que predominam em sistemas de transporte e convers?o de energia e, por esse motivo, um dos mais importantes em escoamentos multif?sicos em dutos. Este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento e implementa??o de um algoritmo num?rico para predizer as caracter?sticas hidrodin?micas e t?rmicas para escoamento vertical ascendente em padr?o anular. O algoritmo num?rico ? complementado com a modelagem f?sica de diferentes fen?menos caracter?sticos deste padr?o, como a turbul?ncia, o entranhamento e deposi??o e a mudan?a de fase. Para o desenvolvimento do modelo num?rico se considera que a difus?o da quantidade de movimento e energia na dire??o axial ? desprez?vel. Assim, as equa??es m?dias no tempo s?o resolvidas na forma parab?lica, como um problema de marcha no espa?o, para obter os perfis de velocidade e temperatura para cada posi??o axial, junto com par?metros globais, como o gradiente de press?o e a espessura m?dia do filme e sua mudan?a ao longo do duto. O modelo ? validado, primeiramente, para escoamento laminar plenamente desenvolvido, sem entranhamento e com transfer?ncia de calor na regi?o de entrada t?rmica. Em seguida, ? realizada uma valida??o para escoamento turbulento, plenamente desenvolvido e com gotas entranhadas, escoamento turbulento em desenvolvimento hidrodin?mico, e, finalmente, escoamento turbulento com transfer?ncia de calor e mudan?a de fase. Tamb?m se realiza uma compara??o sistem?tica das diferentes correla??es mais utilizadas na literatura para avaliar o entranhamento de gotas

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2018-02-15T11:38:42Z No. of bitstreams: 1 PedroRicardoVasconcelosDeMoraesJunior_DISSERT.pdf: 2981903 bytes, checksum: d8c6074e1bcaf9fefb3aac688a2d7012 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2018-02-16T13:03:43Z (GMT) No. of bitstreams: 1 PedroRicardoVasconcelosDeMoraesJunior_DISSERT.pdf: 2981903 bytes, checksum: d8c6074e1bcaf9fefb3aac688a2d7012 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-16T13:03:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PedroRicardoVasconcelosDeMoraesJunior_DISSERT.pdf: 2981903 bytes, checksum: d8c6074e1bcaf9fefb3aac688a2d7012 (MD5) Previous issue date: 2017-04-13 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior (CAPES) / Nos ?ltimos anos os estudos sobre sistemas complexos vem ganhando for?a e ferramentas para poder simul?-lo e verificar seu comportamento estatisticamente. Grande parte disso se deve a muitos sistemas que passaram a se comportar de forma n?o-linear e dissipativo. Para esses casos, as geometrias convencionais como a euclidiana, n?o ? poss?vel para a proeza de explica-lo, com isso a geometria dos fractais surgiu como alternativa importante para o trato deste meio, sendo leis de escalas (pot?ncia) se aplicando muito bem para esse sistema sendo exemplificado em forma de s?ries temporais e superf?cies (geometrias bidimensionais e tridimensionais). Assim, uma variedade de m?todos foi contabilizada para esse tratamento, entre eles est?o a an?lise via expoente de Hurst e an?lise multifractal. Nosso trabalho tem como objetivo propor um novo m?todo para analisar multifractalmente imagens bidimensionais, sendo essas imagens advindas de simula??es de nuvens do meio interestelar. Primeiro passo foi gerar 12 simula??es MHD em que se diferenciavam a partir de valores de press?o e campo magn?tico, depois gerada a imagem em 2D que ? aplicado sobre elas o m?todo de tratamento multifractal MFDMA. Com a aplica??o deste m?todo ? poss?vel avaliar as imagens atrav?s de um quadro contendo os expoentes de an?lise multifractal, sendo poss?vel avaliar o comportamento de escala nas imagens e verificar o grau de complexidade, e ainda descobrir quais as fontes causadoras da multifractalidade, usando dois m?todos de an?lise multifractal que s?o embaralhamento dos dados da imagem original e substitui??o dos dados originas a partir da transformada de Fourier. Os resultados mostraram que para todas as imagens o m?todo de embaralhamento consegue destruir a fonte de multifractalidade da imagem original e ainda se comportar como um monofractal, enquanto o outro m?todo ? ineficaz, concluindo que os fatores n?o -lineares n?o est?o inclu?dos dentre as fontes e indicando como fonte de multifractalidade as correla??es de longo alcance. Outro resultado importante ? a rela??o do grau de multifractalidade ?h com a press?o. / In recent years studies on complex systems have been gaining strength and tools to be able to simulate and verify their behavior statistically.Much of this is due to many systems that have come to behave in a nonlinear and dissipative way.For these cases conventional geometries such as Euclidean is not possible for the prowess of explaining it, with this the geometry of the fractals emerged as an important alternative for the treatment of this medium,being laws of scales (power) applying very well for this system being exemplified in the form of time series and surfaces (two-dimensional and three-dimensional geometries).Thus a variety of methods were counted for this treatment, among them are the analysis via exponent of Hurst and multifractal analysis.Our work aims to propose a new method to analyze two-dimensional images multifractally, being these images coming from clouds simulations of the interstellar medium.First step was to generate 12 MHD simulations in which they differed from values of pressure and magnetic field, then generated the 2D image that is applied on them the multifractal MFDMA treatment method.With the application of this method it is possible to evaluate the images through a frame containing the exponents of multifractal analysis, being possible to evaluate the scale behavior in the images and verify the degree of complexity, and to find out which sources cause multifractality,using two methods of multifractal analysis that are shuffling the original image data and replacing the original data from the Fourier transform.The results show that for all images the shuffling method can destroy the multifractal source of the original image and still behave like a monofractal,While the other method is ineffective, concluding that nonlinear factors are not included among the sources and indicating as a source of multifractality the long-range correlations. Other important results are the relation of degree of multifractity ?h with pressure, sonic number of Mach and number of Alfv?n.

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2017-08-10T11:53:16Z No. of bitstreams: 1 CaioFabioTeixeiraCorreia_TESE.pdf: 5977390 bytes, checksum: 8042027b75c7ec83e732b22109355e72 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2017-08-11T13:59:44Z (GMT) No. of bitstreams: 1 CaioFabioTeixeiraCorreia_TESE.pdf: 5977390 bytes, checksum: 8042027b75c7ec83e732b22109355e72 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-11T13:59:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CaioFabioTeixeiraCorreia_TESE.pdf: 5977390 bytes, checksum: 8042027b75c7ec83e732b22109355e72 (MD5) Previous issue date: 2015-09-11 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior (CAPES) / Neste trabalho estudamos a qualidade da estimativa do N?mero de Mach (MS) a partir das larguras de linha de 13CO em nuvens moleculares do meio interestelar (MIE), levando em conta efeitos de opacidade e auto absor??o. Para tanto, n?s analisamos simula??es magnetohidrodin?micas (MHD), incluindo um p?s-processamento para incluir os efeitos da transfer?ncia radiativa em observa??es de r?dio de nuvens reais. N?s encontramos uma boa concord?ncia para o valor medido de MS com o valor verdadeiro, dispon?vel atrav?s das simula??es. Entretanto, n?s encontramos que o alargamento das larguras de linha de CO devido ? opacidade, em meios oticamente densos, causa uma super estimativa deMS, por um fator 1; 16 1; 3. N?s tamb?m mostramos que esta super estimativa tem depend?ncia com o campo magn?tico da nuvem molecular. A turbul?ncia super-Alfv?nica (campos magn?ticos fracos) ir? causar um maior alargamento das linhas de emiss?o de CO em compara??o com a turbul?ncia sub- Alfv?nica (fortes campos magn?ticos), para todo o intervalo de profundidades ?ticas aqui estudadas. Estes resultados t?m implica??es na rela??o entre o desvio padr?o da densidade de coluna ( N=hNi) e o N?mero de MachMS da nuvem, obtidos observacionalmente. Em adi??o a isto, investigamos a capacidade da t?cnica de An?lise de Componentes Principais (PCA) em detectar varia??es do espectro de pot?ncias da velocidade, em regimes de alta profundidade ?tica. Para isso, n?s estudamos observa??es sint?ticas de CO em simula??es de meios MHD e de distribui??o Browniana fracional. Nossos resultados indicam que PCA ? capaz de detectar mudan?as no espectro de pot?ncias da velocidade, mesmo em regimes de alta opacidade, e que isto ocorre porque, al?m da informa??o espectral, esta t?cnica ? sens?vel a informa??es de fase, contrastando com outras t?cnicas baseadas unicamente em informa??o espectral, que por sua vez satura para um ?ndice espectral de B ~ - 3 em meios oticamente densos. / In this work we study the goodness of estimating sonic Mach number (MS) from linewidths of 13CO in molecular clouds of the interstellar medium, taking effects of opacity into account. To do so, we analyze magnetohydrodynamic simulations including post processed radiative transfer to simulate radio observations of real clouds. We have found a very good agreement for the measured MS and the real one, available from simulations. However, we find that the opacity broadening of CO linewidths in optically thick media causes an overestimation ofMS by a factor of 1:16 1:3. Also we find that this overestimation depends on the molecular cloud magnetic field. Super-Alfv?nic turbulence (weak magnetic fields) will present larger linewidth broadening in comparison to sub-Alfv?nic simulations (strong magnetic fields) in all range of optical depths investigated. This restuls have implications to the observationally derived relationship between the column density standard deviation ( N=hNi) and the sonic Mach numberMSof the cloud. Adding to that, we investigate the capacity of the Principal Component Analysis (PCA) technique in detecting changes of the velocity power spectrum in high opacity regimes. For this, we include synthetic observations of CO in fractional Brownian Motion (fBm) and MHD simulations. Our results indicate that PCA can detect changes of the velocity power spectrum even in high opacity regimes, and that this is caused its sensibility to phase information as well as spectral information of the observations, in contrast with other techniques based solely on spectral information, which saturates to a spectral index of B ~ - 3, in optically thick environments.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:58:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FedericoMFL_DISSERT.pdf: 2137838 bytes, checksum: c8b9de2a502cfe7f76f5a2829ec91615 (MD5) Previous issue date: 2011-02-17 / Multiphase flows in ducts can adopt several morphologies depending on the mass fluxes and the fluids properties. Annular flow is one of the most frequently encountered flow patterns in industrial applications. For gas liquid systems, it consists of a liquid film flowing adjacent to the wall and a gas core flowing in the center of the duct. This work presents a numerical study of this flow pattern in gas liquid systems in vertical ducts. For this, a solution algorithm was developed and implemented in FORTRAN 90 to numerically solve the governing transport equations. The mass and momentum conservation equations are solved simultaneously from the wall to the center of the duct, using the Finite Volumes Technique. Momentum conservation in the gas liquid interface is enforced using an equivalent effective viscosity, which also allows for the solution of both velocity fields in a single system of equations. In this way, the velocity distributions across the gas core and the liquid film are obtained iteratively, together with the global pressure gradient and the liquid film thickness. Convergence criteria are based upon satisfaction of mass balance within the liquid film and the gas core. For system closure, two different approaches are presented for the calculation of the radial turbulent viscosity distribution within the liquid film and the gas core. The first one combines a k- Ɛ one-equation model and a low Reynolds k-Ɛ model. The second one uses a low Reynolds k- Ɛ model to compute the eddy viscosity profile from the center of the duct right to the wall. Appropriate interfacial values for k e Ɛ are proposed, based on concepts and ideas previously used, with success, in stratified gas liquid flow. The proposed approaches are compared with an algebraic model found in the literature, specifically devised for annular gas liquid flow, using available experimental results. This also serves as a validation of the solution algorithm / Em escoamentos de mais de uma fase em dutos, estas podem adquirir diferentes morfologias, dependendo das vaz?es e das propriedades dos fluidos escoando. Dentre estes padr?es de escoamento, um dos mais comumente encontrados em aplica??es industriais ? o padr?o anular. Para sistemas de g?s l?quido este padr?o consiste em um filme de l?quido escoando pelas paredes e um n?cleo de g?s com gotas de l?quido escoando na regi?o central. Neste trabalho se apresenta um estudo num?rico deste padr?o de escoamento em dutos verticais, especificamente em sistemas g?s l?quido. Para tanto, foi desenvolvido e implementado em linguagem FORTRAN 90 um algoritmo de solu??o para a resolu??o num?rica do sistema de equa??es de transporte que governam o fen?meno. As equa??es de conserva??o da massa e quantidade de movimento s?o resolvidas de forma simult?nea desde o centro ? parede do duto, atrav?s do M?todo dos Volumes Finitos. Na interface g?s l?quido a conserva??o do fluxo de quantidade de movimento ? garantida atrav?s da utiliza??o de uma difusividade equivalente, o que tamb?m possibilita a solu??o do campo de velocidades atrav?s de um ?nico sistema de equa??es. Desta forma, os perfis de velocidades no n?cleo de g?s e no filme l?quido s?o obtidos iterativamente, juntamente com o gradiente de press?o global e a espessura m?dia do filme l?quido, utilizando a condi??o de que os balan?os globais de massa no n?cleo de g?s e no filme l?quido sejam satisfeitos. Para o fechamento do sistema s?o apresentadas duas propostas para o c?lculo da distribui??o radial da viscosidade turbulenta, tanto no n?cleo de g?s quanto dentro do filme. Uma proposta combina um modelo k-L a uma equa??o e um modelo k-Ɛ de baixos Reynolds. A segunda utiliza somente um modelo k-Ɛ de baixos Reynolds para calcular a viscosidade turbulenta desde o centro ? parede. Prop?em-se valores de k e Ɛ na interface adequados para escoamento g?s l?quido em padr?o anular, baseando-se em conceitos utilizados em estudos de escoamento g?s l?quido estratificado. Os modelos propostos s?o validados e comparados com um modelo alg?brico encontrado na literatura, especificamente desenvolvido para escoamento anular g?s l?quido, utilizando dados experimentais dispon?veis. Isto serve ao mesmo tempo como valida??o do algoritmo de solu??o