Submitted by Dominick Jesus (dominickdejesus@hotmail.com) on 2015-12-15T15:56:48Z No. of bitstreams: 2 Tese_Cleo Quaresma Dias Junior.pdf: 4519077 bytes, checksum: 30e04b52b80678863b6e508902f3989e (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2015-12-15T15:56:48Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese_Cleo Quaresma Dias Junior.pdf: 4519077 bytes, checksum: 30e04b52b80678863b6e508902f3989e (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2015-09-14 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Were investigated the structure of turbulent flow above the Rebio-Jarú forest reserve, located in the state of Rondônia. For this, we used data measured in micrometeorological tower, collected during the wet season, in daytime and nighttime periods, and also performed numerical modeling using Large Eddy Simulation (LES). For daytime conditions some aspects of the average vertical wind profile above and within the forest canopy were analyzed. It is used the hyperbolic tangent function satisfactorily in order to obtain a functional shape for the vertical wind profile above and inside the canopy, which took into account the variability of the height of the inflection point in the vertical wind profile and the leaf area index, too. Furthermore, we obtained a robust linear relationship between the varying height of the inflection point and the characteristic time scale associated with the coherent organization of existing structures immediately above the forest canopy.For the nocturnal boundary layer situations, three different turbulent regimes were analyzed: regime 1) weak turbulence and low wind speed; regime 2) strong turbulence and high wind speed and regime 3) non-stationary turbulent events. It was noted that in the nocturnal boundary layer the highest frequency of occurrence is related with the first regime (95%), compared to regimes 2 and 3 (5% each). However, for regime-2’s situations, it was observed that the sensible heat flux is about 40 times higher compared to situations in which the regime 1 is dominant. Besides, in situations where the regime 2 is predominant, it was observed that the height of the inflection point, the length-scale associated with the wind-shear, the coherent structures’ time scale, and the dissipation rate of turbulent kinetic energy were significantly higher when compared to the respective values obtained in the regime 1, indicating the occurrence of strong turbulent mixing in the surface boundary layer in such situations. In addition, it was found that the episodes classified as regime 3 were essentially non-stationary. In applying LES was added a drag force into the model, representative of the rainforest canopy, in order to obtain simulations closer to reality. Its main goal was to investigate the occurrence of coherent structures above the Amazon rainforest. The results showed that the turbulent flow was sensitive to the presence of the forest canopy, with a well-defined inflection point on the vertical wind profile just above the canopy. Furthermore, the profiles of momentum flux and turbulent kinetic energy were similar to those obtained with experimental data. In the region between 1h and 4h (where h is the average height of the forest canopy) the observed values of several physical variables such as pressure, momentum fluxes, skewnesses of the wind velocity components, and vorticity are suggesting that coherent structures are organized in form of rolls, with symmetry axis perpendicular to the mean flow. The results reinforce the importance of considering the physical role of the inflection point on the vertical wind speed profile in the turbulent exchanges between forest and atmosphere. / Investigou-se a estrutura do escoamento turbulento acima da reserva florestal Rebio-Jarú, localizada no Estado de Rondônia. Para isso, utilizaram-se dados medidos em torre micrometeorológica, coletados durante a estação úmida, em períodos diurnos e noturnos, e também se recorreu à modelagem numérica usando-se Large Eddy Simulation (LES). Para condições diurnas foram analisados alguns aspectos do perfil vertical do vento médio acima e no interior do dossel florestal. Usou-se satisfatoriamente a função tangente hiperbólica com o objetivo de se obter um ajuste para o perfil vertical do vento acima e no interior do dossel florestal, o qual levou em conta a variabilidade da altura do ponto de inflexão no perfil vertical do vento e o índice de área foliar. Além disso, obteve-se uma relação linear robusta entre a variabilidade da altura do ponto de inflexão e a escala temporal associada à organização das estruturas coerentes existentes imediatamente acima da copa florestal. Para a camada limite noturna foram analisadas ocorrências de três diferentes regimes turbulentos: regime 1) fraca turbulência e baixa velocidade do vento; regime 2) forte turbulência e alta velocidade do vento e regime 3) eventos turbulentos não estacionários. Notou-se que na camada limite noturna amazônica a maior frequência de ocorrência é do regime 1 (95%), comparada aos regimes 2 e 3 (5% cada). Contudo, para situações do regime 2, observou-se que o fluxo de calor sensível é cerca de 40 vezes maior comparativamente às situações em que o regime 1 é dominante. Além do quê, em situações em que predomina o regime 2, observou-se que a altura do ponto de inflexão, a escala de comprimento de cisalhamento do vento, as escalas temporais das estruturas coerentes e a taxa de dissipação de energia cinética turbulenta foram consideravelmente maiores quando comparados aos respectivos valores obtidos no regime 1, indicando a ocorrência de forte mistura turbulenta na camada limite superficial. Também constatou-se que os episódios classificados como regime 3 foram essencialmente não-estacionários. Na aplicação do LES foi acrescentada uma força de arrasto no modelo, representativa da floresta amazônica, com o objetivo de se ter simulações o mais próximo da realidade. Seu objetivo foi o de investigar a ocorrência das estruturas coerentes acima da floresta amazônica. Os resultados mostraram que o escoamento turbulento foi sensível à presença do dossel florestal, com um nítido ponto de inflexão no perfil vertical do vento logo acima do dossel. Além disso, os perfis do fluxo de momento e de energia cinética turbulenta foram similares àqueles obtidos com dados experimentais. Na região entre 1h e 4h (onde h corresponde à ix altura média do dossel florestal) os valores de várias grandezas aí observadas, tais como pressão, fluxo de momento, skewnesses de componentes de velocidade do vento e vorticidade sugerem que as estruturas coerentes se organizam na forma de rolos, com eixo de simetria perpendicular ao escoamento médio. Os resultados reforçam a importância de se considerar a física do ponto de inflexão no perfil vertical de velocidade do vento nas trocas turbulentas entre floresta e atmosfera.

"Experimental study of the phenomena of turbulent flow in the narrow gaps between subchannels of rod bundles". lt was observed that the turbulent intensities in the narrow gaps between the subchannels of rod bundles are strongly anisotropic and higher than in pipes. In rod bundles, both the axial and azimuthal components of the fluctuating velocity have a quasi-periodic behaviour. The intensities increase with decreasing distance between the rods or between rod and channel wall, respectively. To determine the origin of this phenomenon, experiments were performed in rod bundles with different pitch-to-diameter (P/D) and wall-to-diameter (W/D) ratios. In these experiments, two components of the fluctuating velocity were measured with hot wires simultaneously at two different locations of a wall subchannel, together with the pressure fluctuations at the wall measured by microphones. The output signals were registered with an analog tape recorder. Afterwards they were digitized and evaluated to obtain spectra as well as auto and cross correlations. The results were analysed to determine the interdependence between pressure and velocity fluctuations. Attention was devoted to the analysis of turbulence spectra and the identification of their specific ranges. The dominant frequency of the turbulent motion, taken from the spectra, was found to be a function of the gap width and of the flow velocity. The corresponding Strouhal Number is a geometrical parameter which can be expressed in terms of P/D and W/D. Based on the observation of transit time between the probes, measured with help of cross correlations, on the form and the presence of peaks on spectra, a phenomenological model was developed, to explain the studied phenomenon. The model describes the formation of large eddies near the gaps and their effect on the fluid motion through rod bundles. The relationship between the mixing process and the studied phenomenon was determined.

Bancos de tubos ou de barras são encontrados nas indústrias nucleares e de processos, constituindo-se nos dispositivos mais comumente utilizados no desenvolvimento de trocadores de calor. O procedimento usual na análise de bancos de tubos considera o escoamento incidindo uniformemente no banco ao longo de toda a extensão dos tubos. Em aplicações reais de trocadores de calor este fato não é observado, pois o escoamento não é uniforme devido a presença de defletores e condições de entrada e saída. A proposta deste trabalho é apresentar um estudo experimental das flutuações de pressão e velocidade e sua interdependência do escoamento turbulento incidindo em arranjos de cilindros inclinados, com diferentes ângulos de incidência (30º, 45º, 60º e 90º) simulando bancos de tubos inclinados com arranjo quadrangular e razão de espaçamento P/D=1,26. A seção de testes é um canal retangular com 146 mm de altura e largura de 193 mm. O fluido de trabalho é o ar, impulsionado por um ventilador centrífugo, passando por uma câmara de tranquilização e um conjunto de grades e telas, que tem a finalidade de uniformizar o escoamento e reduzir a intensidade de turbulência para a ordem de 2%, antes de alcançar a seção onde são realizadas as medições. Medições da distribuição de pressão na parede e flutuações de velocidade e pressão em torno de um dos tubos no interior dos bancos foram realizadas para diferentes ângulos de incidência, utilizando a técnica de anemometria de fio quente e um transdutor de pressão. Os resultados experimentais são apresentados na forma adimensional A distribuição média de pressão em uma das paredes laterais do canal, com a presença do banco de tubos, mostrou que as linhas isobáricas não são paralelas ao eixo dos tubos, indicando que o gradiente de pressão não é perpendicular aos tubos, nem paralelo a direção principal do escoamento. As médias quadráticas das flutuações de pressão indicam uma distribuição mais uniforme das cargas dinâmicas em torno dos tubos do bancos com inclinações de 30º e 90º. A análise dos resultados dos espectros das flutuações de pressão mostra que conforme o ângulo de incidência do escoamento aumenta, picos aparecem para freqüência adimensionais cada vez menores. O comportamento dos espectros de flutuação de velocidade mostram um decaimento suave das curvas quando o ângulo de incidência do escoamento aumenta. A correlação cruzada entre as flutuações de velocidade e pressão indicam que, quando o ângulo de incidência do escoamento diminui, importantes efeitos tridimensionais aparecem. Esses efeitos, caracterizados pelas oscilações na correlação cruzada para o ângulo de incidência de 45º, parecem desaparecer se o ângulo de incidência continua-se a ser reduzido.

Submitted by Gizele Lima (gizele.lima@inpa.gov.br) on 2017-09-04T14:25:32Z No. of bitstreams: 1 Tese_Raoni_Final.pdf: 3362547 bytes, checksum: 9f97fa99b9e8da0435cb5e4224aa49dd (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-04T14:25:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese_Raoni_Final.pdf: 3362547 bytes, checksum: 9f97fa99b9e8da0435cb5e4224aa49dd (MD5) Previous issue date: 2017-07-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Amazon region is known worldwide for the availability of water and for the number of ecosystems such as dense forests land, flooded forests, flood plains, igapós, open and closed fields. The important role that the Amazon rainforest plays in the energy and mass exchange with the atmosphere and the implication of these changes in the climate at a local, regional and global scale is a fact difficult to be answered. Since such changes are controlled by atmospheric turbulence, the understanding of turbulent flow in the different atmosphere layers, in and above the forest canopy and above water surfaces in the Amazon, becomes necessary. In this work, the vertical variability of the wind velocity, the turbulence statistical moments, the sensible heat flux (H) and the turbulent kinetic energy dissipation rate (ε) in different experimental sites in and above Amazon forest were studied. In addition, a comparison was made between turbulent flows above one of these sites (a rough surface) and above a lake, which is also located in the Amazon. Regarding the vertical wind profile, data collected from six towers of different experimental sites were analyzed, aiming to observe the general characteristics of the behavior of said profile, as well as to test the ability of simplified models to reproduce such characteristics. In general, the profile below the canopy is strongly affected by the forest structure. From the soil up to 0.65h (where h = 35 m is the average height of the forest canopy), the vertical wind profile is approximately constant with height and has very low values, less than 1,0 ms -1. Above 0.65h up to 2.25h the wind speed increases with height. As for the models used, both the Yi and Souza models were able to reproduce satisfactorily the wind profile for the different experimental sites. In relation to this last model, it was still possible to reduce the amount of input variables required to simulate the vertical wind speed profile without prejudice to the aforementioned ability. Differently from the wind profile, the other analyzes performed in this work were based on data from only two experimental sites. These data were collected by bi and three - dimensional sonic anemometers arranged from near the forest floor to about 80 m high. Comparing the results of the two sites studied in this study with other two (investigated by other authors in published works) also located in Amazonia, these sites showed significant differences in the efficiency of absorbing momentum of the atmosphere, probably due to small differences in the forest structure of each site. The behavior of the turbulence statistical moments showed that eddies generated above the forest canopy hardly penetrate the region below 0.5h, , and that depth can be more easily reached during strong wind conditions. Likewise, H values were higher during this condition in both during the daytime and nighttime. Another important observation disappears from the H profile is that is not constant with the height, compromising the validity of the Monin-Obukhov’s theory similarity. In addition, it has been noted that the behavior of the H diurnal cycle is quite complex at certain times, changing from positive to negative within the daytime period. The ε diurnal cycle shows the same behavior at all heights, influenced by the solar radiation diurnal cycle. The highest values of ε were also found during the strong winds performance, with a maximum close to the forest canopy top. Comparing the turbulence characteristics above the forest with those observed above the lake, it was verified that in general the air turbulence intensity above the forest was higher than above the lake during the daytime, due to the high efficiency of the forest in absorbing momentum of the turbulent flow. During the nighttime the situation was reversed, with greater air turbulence intensity above the lake, except in some periods in which intermittent turbulence bursts occur above the forest. The horizontal (Λu) and vertical (Λw) eddies scales calculated during the daytime period were higher above forest than above the lake, and the vertical length scale (Lw) was also larger over the forest, but the horizontal length scale (Lu) was higher above lake. The composites of the vertical velocity power spectra obtained for the daytime and nighttime periods for each site showed canonical behavior, with a well-defined inertial subdomain region, except in the nighttime period above the forest. Finally, shear production was the dominant term of the turbulent kinetic energy (TKE) budget equation during the daytime period at both sites. All terms calculated in this work at night showed values close to zero over the lake, indicating that the terms that could not be calculated, such as the TKE advection, may have contributed to maintenance of turbulence overnight at this site. / A região amazônica é mundialmente conhecida pela disponibilidade de água e pelo número de ecossistemas, tais como: florestas densas de terra firme, florestas inundadas, planícies de inundação, igapós, campos abertos e fechados. O importante papel que a floresta amazônica exerce nas trocas de energia e massa com a atmosfera e a implicação destas trocas no clima em escala local, regional e global é fato difícil de ser contestado. Uma vez que tais trocas são controladas pela turbulência atmosférica, o entendimento do escoamento turbulento nas diferentes camadas da atmosfera, dentro e acima do dossel da floresta e sobre superfícies aquáticas na Amazônia se faz necessário. Como base nisso, neste trabalho, foram estudados a variabilidade vertical da velocidade do vento, dos momentos estatísticos da turbulência, do fluxo de calor sensível (H) e da taxa de dissipação da energia cinética turbulenta (ε) em diferentes sítios experimentais sobre áreas de floresta na Amazônia. Além disso, foi realizada uma comparação entre os escoamentos turbulentos sobre um destes sítios (tradada como superfície rugosa) e sobre um lago, este também localizado na Amazônia. Com relação ao perfil vertical do vento, foram analisados dados coletados em seis torres de medidas de diferentes sítios experimentais, com objetivo de observar as características gerais do comportamento do referido perfil, além de testar a habilidade de modelos simplificados em reproduzir tais características. De maneira geral, o perfil abaixo do dossel é fortemente afetado pela estrutura da floresta. Do solo até 0,65 (em que h = 35 m é a altura média do dossel da floresta), o perfil vertical do vento é aproximadamente constante com a altura e apresenta valores muito baixos, menores do que 1,0 ms -1. Acima de 0,65h até 2,25h a velocidade do vento aumenta com a altura. Quanto aos modelos utilizados, tanto o modelo de Yi quanto o de Souza conseguiram reproduzir de maneira satisfatória o perfil do vento para os diferentes sítios experimentais. Em relação a este último modelo, ainda foi possível diminuir a quantidade de variáveis de entrada necessárias para simular o perfil vertical de velocidade do vento sem prejuízo na tal habilidade mencionada acima. Diferentemente do perfil do vento, para as outras análises realizadas neste trabalho foram analisados dados de apenas dois sítios experimentais. Tais dados foram coletados por anemômetros sônicos bi e tridimensionais dispostos desde próximo ao solo da floresta até cerca de 80 m de altura. Comparando os resultados dos dois sítios estudados neste trabalho com outros dois (investigados por outros autores em trabalhos já publicados) também localizados na Amazônia, verificou-se que estes sítios apresentaram diferenças significativas na eficiência em absorver momentum daviii atmosfera, provavelmente devido a pequenas diferenças na estrutura da vegetação de cada sítio. O comportamento dos momentos estatísticos da turbulência evidenciou que vórtices gerados acima do dossel florestal dificilmente penetram a região abaixo de 0.5h, sendo que tal profundidade pode ser mais facilmente atingida durante condições de ventos fortes. Da mesma forma os valores de H foram maiores durante esta condição, tanto durante o dia quanto a noite. Outra observação importante, acerca do perfil de H, é o fato deste não ser constante com a altura, comprometendo a validade da teoria de similaridade de Monin- Obukhov. Além disso, notou-se que o comportamento do ciclo diário de H é bastante complexo em certas alturas, mudando de positivo para negativo dentro do período diurno. Já o ciclo diário de ε, apresenta o mesmo comportamento em todas as alturas, influenciado pelo ciclo diário da radiação solar. Os maiores valores de ε também foram encontrados durante a atuação de ventos fortes, com um máximo próximo ao topo do dossel da floresta. Comparando as características da turbulência sobre a floresta com as observadas sobre o lago, foi verificado que, em geral, a intensidade da turbulência do ar sobre a floresta foi maior do que sobre o lago durante o dia, devido à alta eficiência da floresta em absorver momentum do escoamento. Durante a noite, a situação se inverte, uma vez que a turbulência do ar tem maior intensidade sobre o lago, exceto em alguns períodos em que rajadas de turbulência intermitente ocorrem sobre a floresta. As escalas integrais da turbulência horizontal (Λu) e vertical (Λw), calculadas durante o período diurno, foram maiores sobre a floresta do que sobre o lago, da mesma forma que a escala de comprimento vertical (Lw) também é maior sobre a floresta. Por outro lado, a escala de comprimento horizontal (Lu) foi maior sobre o lago. Os compósitos dos espectros de potencia da velocidade vertical obtidos para os períodos diurno e noturno para cada sítio apresentaram comportamento canônico, com a região do subdomínio inercial bem definida, exceto no período noturno acima da floresta. Finalmente, a produção de turbulência por cisalhamento do vento foi o termo dominante da equação do balanço de Energia Cinética Turbulenta (ECT), durante o período diurno em ambos os sítios. Todos os termos desta equação calculados neste trabalho, referente ao período noturno, apresentaram valores muito próximos de zero sobre o lago, indicando que outros termos que não puderam ser calculados, como a advecção de ECT, podem ter contribuído para manter a turbulência durante a noite neste sítio.

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Doutor em Engenharia Civil-Hidráulica, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação dos Prof. Doutor Agostinho Álvares Ribeiro e José Novais Barbosa

"Experimental study of the phenomena of turbulent flow in the narrow gaps between subchannels of rod bundles". lt was observed that the turbulent intensities in the narrow gaps between the subchannels of rod bundles are strongly anisotropic and higher than in pipes. In rod bundles, both the axial and azimuthal components of the fluctuating velocity have a quasi-periodic behaviour. The intensities increase with decreasing distance between the rods or between rod and channel wall, respectively. To determine the origin of this phenomenon, experiments were performed in rod bundles with different pitch-to-diameter (P/D) and wall-to-diameter (W/D) ratios. In these experiments, two components of the fluctuating velocity were measured with hot wires simultaneously at two different locations of a wall subchannel, together with the pressure fluctuations at the wall measured by microphones. The output signals were registered with an analog tape recorder. Afterwards they were digitized and evaluated to obtain spectra as well as auto and cross correlations. The results were analysed to determine the interdependence between pressure and velocity fluctuations. Attention was devoted to the analysis of turbulence spectra and the identification of their specific ranges. The dominant frequency of the turbulent motion, taken from the spectra, was found to be a function of the gap width and of the flow velocity. The corresponding Strouhal Number is a geometrical parameter which can be expressed in terms of P/D and W/D. Based on the observation of transit time between the probes, measured with help of cross correlations, on the form and the presence of peaks on spectra, a phenomenological model was developed, to explain the studied phenomenon. The model describes the formation of large eddies near the gaps and their effect on the fluid motion through rod bundles. The relationship between the mixing process and the studied phenomenon was determined.

Bancos de tubos ou de barras são encontrados nas indústrias nucleares e de processos, constituindo-se nos dispositivos mais comumente utilizados no desenvolvimento de trocadores de calor. O procedimento usual na análise de bancos de tubos considera o escoamento incidindo uniformemente no banco ao longo de toda a extensão dos tubos. Em aplicações reais de trocadores de calor este fato não é observado, pois o escoamento não é uniforme devido a presença de defletores e condições de entrada e saída. A proposta deste trabalho é apresentar um estudo experimental das flutuações de pressão e velocidade e sua interdependência do escoamento turbulento incidindo em arranjos de cilindros inclinados, com diferentes ângulos de incidência (30º, 45º, 60º e 90º) simulando bancos de tubos inclinados com arranjo quadrangular e razão de espaçamento P/D=1,26. A seção de testes é um canal retangular com 146 mm de altura e largura de 193 mm. O fluido de trabalho é o ar, impulsionado por um ventilador centrífugo, passando por uma câmara de tranquilização e um conjunto de grades e telas, que tem a finalidade de uniformizar o escoamento e reduzir a intensidade de turbulência para a ordem de 2%, antes de alcançar a seção onde são realizadas as medições. Medições da distribuição de pressão na parede e flutuações de velocidade e pressão em torno de um dos tubos no interior dos bancos foram realizadas para diferentes ângulos de incidência, utilizando a técnica de anemometria de fio quente e um transdutor de pressão. Os resultados experimentais são apresentados na forma adimensional A distribuição média de pressão em uma das paredes laterais do canal, com a presença do banco de tubos, mostrou que as linhas isobáricas não são paralelas ao eixo dos tubos, indicando que o gradiente de pressão não é perpendicular aos tubos, nem paralelo a direção principal do escoamento. As médias quadráticas das flutuações de pressão indicam uma distribuição mais uniforme das cargas dinâmicas em torno dos tubos do bancos com inclinações de 30º e 90º. A análise dos resultados dos espectros das flutuações de pressão mostra que conforme o ângulo de incidência do escoamento aumenta, picos aparecem para freqüência adimensionais cada vez menores. O comportamento dos espectros de flutuação de velocidade mostram um decaimento suave das curvas quando o ângulo de incidência do escoamento aumenta. A correlação cruzada entre as flutuações de velocidade e pressão indicam que, quando o ângulo de incidência do escoamento diminui, importantes efeitos tridimensionais aparecem. Esses efeitos, caracterizados pelas oscilações na correlação cruzada para o ângulo de incidência de 45º, parecem desaparecer se o ângulo de incidência continua-se a ser reduzido.

Bancos de tubos ou de barras são encontrados nas indústrias nucleares e de processos, constituindo-se nos dispositivos mais comumente utilizados no desenvolvimento de trocadores de calor. O procedimento usual na análise de bancos de tubos considera o escoamento incidindo uniformemente no banco ao longo de toda a extensão dos tubos. Em aplicações reais de trocadores de calor este fato não é observado, pois o escoamento não é uniforme devido a presença de defletores e condições de entrada e saída. A proposta deste trabalho é apresentar um estudo experimental das flutuações de pressão e velocidade e sua interdependência do escoamento turbulento incidindo em arranjos de cilindros inclinados, com diferentes ângulos de incidência (30º, 45º, 60º e 90º) simulando bancos de tubos inclinados com arranjo quadrangular e razão de espaçamento P/D=1,26. A seção de testes é um canal retangular com 146 mm de altura e largura de 193 mm. O fluido de trabalho é o ar, impulsionado por um ventilador centrífugo, passando por uma câmara de tranquilização e um conjunto de grades e telas, que tem a finalidade de uniformizar o escoamento e reduzir a intensidade de turbulência para a ordem de 2%, antes de alcançar a seção onde são realizadas as medições. Medições da distribuição de pressão na parede e flutuações de velocidade e pressão em torno de um dos tubos no interior dos bancos foram realizadas para diferentes ângulos de incidência, utilizando a técnica de anemometria de fio quente e um transdutor de pressão. Os resultados experimentais são apresentados na forma adimensional A distribuição média de pressão em uma das paredes laterais do canal, com a presença do banco de tubos, mostrou que as linhas isobáricas não são paralelas ao eixo dos tubos, indicando que o gradiente de pressão não é perpendicular aos tubos, nem paralelo a direção principal do escoamento. As médias quadráticas das flutuações de pressão indicam uma distribuição mais uniforme das cargas dinâmicas em torno dos tubos do bancos com inclinações de 30º e 90º. A análise dos resultados dos espectros das flutuações de pressão mostra que conforme o ângulo de incidência do escoamento aumenta, picos aparecem para freqüência adimensionais cada vez menores. O comportamento dos espectros de flutuação de velocidade mostram um decaimento suave das curvas quando o ângulo de incidência do escoamento aumenta. A correlação cruzada entre as flutuações de velocidade e pressão indicam que, quando o ângulo de incidência do escoamento diminui, importantes efeitos tridimensionais aparecem. Esses efeitos, caracterizados pelas oscilações na correlação cruzada para o ângulo de incidência de 45º, parecem desaparecer se o ângulo de incidência continua-se a ser reduzido.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2017-12-18T16:03:32Z No. of bitstreams: 1 2017_ViniciusdeSousadeBritto.pdf: 7679831 bytes, checksum: 4a23eb508617cda9dfdb66a74d8aa311 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-02-22T13:56:40Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_ViniciusdeSousadeBritto.pdf: 7679831 bytes, checksum: 4a23eb508617cda9dfdb66a74d8aa311 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-22T13:56:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_ViniciusdeSousadeBritto.pdf: 7679831 bytes, checksum: 4a23eb508617cda9dfdb66a74d8aa311 (MD5) Previous issue date: 2018-02-22 / O principal objetivo deste trabalho é investigar o comportamento do escoamento jusante de um arranjo de turbinas hidrocinéticas de eixo horizontal, por meio de um estudo numérico, denominado esteira. Deseja-se entender como o comportamento do escoamento entre os rotores pode influenciar a potência. Para realizar esse estudo foram utilizadas variáveis como velocidade média normalizada, energia cinética e intensidade de turbulência ao longo da direção axial. / The main objective of this work is to investigate downstream flow behavior by a numerical study of the turbulent wake in an arrangement of horizontal axis hydrokinetic turbines. It is intended to understand how the flow behavior close to the rotors can influence the power on the turbines. To perform this study, variables such as normalized mean velocity, kinetic energy and turbulence intensity along the axial direction were used.

"Experimental study of the phenomena of turbulent flow in the narrow gaps between subchannels of rod bundles". lt was observed that the turbulent intensities in the narrow gaps between the subchannels of rod bundles are strongly anisotropic and higher than in pipes. In rod bundles, both the axial and azimuthal components of the fluctuating velocity have a quasi-periodic behaviour. The intensities increase with decreasing distance between the rods or between rod and channel wall, respectively. To determine the origin of this phenomenon, experiments were performed in rod bundles with different pitch-to-diameter (P/D) and wall-to-diameter (W/D) ratios. In these experiments, two components of the fluctuating velocity were measured with hot wires simultaneously at two different locations of a wall subchannel, together with the pressure fluctuations at the wall measured by microphones. The output signals were registered with an analog tape recorder. Afterwards they were digitized and evaluated to obtain spectra as well as auto and cross correlations. The results were analysed to determine the interdependence between pressure and velocity fluctuations. Attention was devoted to the analysis of turbulence spectra and the identification of their specific ranges. The dominant frequency of the turbulent motion, taken from the spectra, was found to be a function of the gap width and of the flow velocity. The corresponding Strouhal Number is a geometrical parameter which can be expressed in terms of P/D and W/D. Based on the observation of transit time between the probes, measured with help of cross correlations, on the form and the presence of peaks on spectra, a phenomenological model was developed, to explain the studied phenomenon. The model describes the formation of large eddies near the gaps and their effect on the fluid motion through rod bundles. The relationship between the mixing process and the studied phenomenon was determined.