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Estudo experimental da interação de dois jatos de ar planos e paralelos, utilizando a velocimetria por laserMarco Antonio Couto do Nascimento 01 August 1988 (has links)
Um estudo experimental da interação de dois jatos de ar planos e paralelos, oriundos de bocais retangulares, foi efetuado com um sistema de Velocimetria Doppler, utilizando um laser de He-Ne. Os resultados obtidos apresentam uma boa concordância com trabalhos experimentais anteriores realizados por outros autores, isto é, os perfis de velocidade média exibiram as três regiões distintas conhecidas como região de recirculação, região de jatos duplos e região de jato único. Entretanto, tornou-se claro que alguns melhoramentos podem ser feitos no gerador de jatos, no sistema usado para o mapeamento do campo de fluxo e no Sistema de Velocimetria Doppler, cujo volume de prova deve ser feito tão pequeno quanto possível.
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Medida de velocidade de chama em combustão parcialmente pré-misturadaFelipe Andrade Torres 10 July 2014 (has links)
As propriedades de combustão em regime laminar são de fundamental importância para analisar e prever a o desempenho de motores de combustão interna, auxiliando na análise de processos fundamentais e melhorias de projetos, porém faz-se necessário ampliar os conhecimentos das características da combustão dos gases. Por exemplo, a velocidade de chama laminar, SL, é geralmente uma destas características analisadas, por possuir impacto significativo no tamanho e na estabilidade dos combustores. O objetivo deste trabalho é avaliar experimentalmente as estruturas de chamas ancoradas parcialmente pré-misturadas. São avaliadas as velocidades de chama laminar da mistura gás natural/ar e sua dependência com a razão de equivalência, em condição rica e regime laminar. Diferentes metodologias são empregadas para o cálculo da velocidade de chama laminar baseadas nos métodos da área e do ângulo de chama, utilizando as técnicas ópticas fluorescência induzida por laser no plano (Planar Laser Induced Fluorescence - PLIF na língua inglesa) do radical OH, quimiluminescência dos radicais OH e CH e utilizando velocidades do escoamento obtidas pela técnica de velocimetria por imagem de partículas (Particle Image Velocimetry - PIV na língua inglesa). Os resultados indicaram que a velocidade de chama laminar determinada através do método da área da chama, utilizando os parâmetros obtidos através das técnicas PLIF-OH* e Emissão-OH* apresentaram os melhores resultados, sendo então selecionadas como metodologias para aplicação em trabalhos futuros, que utilizarão biogases e combustíveis líquidos após processo de vaporização, como etanol e biodiesel, entre outros.
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[en] VISCOELASTIC FLOW THROUGH MICROCHANNELS WITH CONSTRICTION / [pt] ESCOAMENTO VISCOELÁSTICO ATRAVÉS DE MICROCANAIS COM CONSTRIÇÃOJOSE ANGEL FLORIAN GUTIERREZ 28 February 2019 (has links)
[pt] Alguns projetos pilotos de injeção de polímeros em campos de produção de petróleo mostraram um incremento na recuperação de óleo, embora os mecanismos que governam a dinâmica do escoamento não são bem compreendidos. Recentes investigações experimentais mostraram que as propriedades viscoelásticas de soluções poliméricas podem alterar o comportamento do escoamento na escala de poros e reduzir a saturação residual de óleo. Para entender esses fenômenos em meios porosos, é importante estudar o escoamento de soluções viscoelásticas através das gargantas dos poros. Este trabalho apresenta um estudo experimental do escoamento de uma solução viscoelástica de PEO (0,1 porcento em peso de óxido de polietileno) de alto peso molecular escoando através de uma constrição, utilizado como modelo de uma geometria de garganta de poro de um meio poroso. Medições de queda de pressão e campos de velocidade do escoamento são obtidos utilizando a técnica de velocimetria por imagem de partículas (Micro-PIV). Experimentos com uma solução viscosa de glicerina (45 porcento em peso de glicerina em
água) de viscosidade similar à solução de PEO foram também realizados com a finalidade de estimar os efeitos elásticos da solução de PEO. O escoamento da solução de PEO exibiu uma queda de pressão extra (comportamento não linear) acima de uma condição crítica do escoamento, acima da qual os efeitos elásticos passam a ser preponderantes. Para toda a faixa de vazão explorada, os campos de velocidade da solução de glicerina mostraram um regime de escoamento Newtoniano, enquanto a solução de PEO apresenta instabilidade no escoamento a partir de um número de Weissenberg crítico, coincidindo com o aumento da queda de pressão. Esta instabilidade pode ser relacionada ao aumento da viscosidade extensional na entrada da garganta acima de uma determinada taxa de extensão. Os resultados obtidos indicam a variação do padrão do escoamento da solução polimérica de PEO devido à presença dos efeitos elásticos do polímero, e fornecem informações importantes sobre o comportamento das soluções poliméricas viscoelásticas em um meio poroso e que podem impactar sua utilização na recuperação melhorada de óleo. / [en] Some pilot projects of polymer injection in oil fiel ds have shown an increase in oil recovery, although the mechanisms that govern the flow dynamics are still not well understood. Recent experimental investigations have shown that the viscoelastic properties of polymer solutions may change the pore-scale flow behavior and reduce the residual oil saturation. To understand these phenomena in porous media, it is important to understand viscoelastic flow behavior through the pores-throats. This work presents experimental study of the flow of a high molecular viscoelastic PEO solution (0.1 wt percent Polyethylene Oxide) flowing through a constricted capillary, used as model for a pore-throat geometry of a porous media. Pressure drop measurements are performed and velocity fields are obtained using the micro-particle image velocimetry (Micro-PIV) technique. Experiments with a viscous solution of glycerin (45 wt percent glycerin in water), of similar shear viscosity to the PEO solution were also performed in order to isolate the elastic effects of the PEO solution. The flow of the PEO solution exhibited an extra pressure drop (nonlinear behavior) above a critical flow condition beyond which the elastic forces become relevant. For the entire flow rate range explored, the velocity field of the glycerin solution showed a Newtonian flow regime, while the PEO solution shows instability in the flow above a critical Weissenberg number, coinciding with the onset of the extra pressure drop. This instability in the flow is associated with the high extensional viscosity near the constriction at high enough extension rates. The results show the changes in the flow pattern of the PEO polymer solution due to the presence of the elastic effects of polymer, and provide important information on how viscoelastic polymer solutions behave in a porous media and can impact their use in Enhanced Oil Recovery operations.
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[en] INSTANTANEOUS LIQUID VELOCITY FIELD MEASUREMENTS IN TWO-PHASE INTERMITTENT FLOW THROUGH HORIZONTAL AND INCLINED PIPES / [pt] MEDIÇÃO DO CAMPO INSTANTÂNEO DE VELOCIDADE DO LÍQUIDO NO ESCOAMENTO BIFÁSICO INTERMITENTE EM TUBOS HORIZONTAIS E INCLINADOSROBERTO DA FONSECA JUNIOR 22 March 2010 (has links)
[pt] No presente trabalho foi realizado um estudo experimental sobre
escoamento bifásico em regime intermitente através de tubos horizontais e de
pequena inclinação, com o objetivo de determinação dos campos de
velocidade instantâneos nas regiões a montante do nariz, a jusante da cauda
das bolhas de gás, assim como na região do filme de líquido sob as bolhas. Foi
implementada uma combinação de três técnicas ópticas não invasivas.
Velocimetria por Imagem de Partículas bi-dimensional (Particle Image
Velocimetry – PIV) foi utilizada para determinar os campos de velocidade
instantâneos nas regiões de interesse, enquanto luz de fundo pulsada e
sincronizada proveniente de uma matriz de LED’s vermelhos iluminava os
contornos das bolhas aumentando o contraste das interfaces líquido-gás
(Pulsed Shadow Technique – PST). Uma técnica baseada na fluorescência
induzida por laser foi utilizada (Laser Induced Fluorescence - LIF) para separar
a luz verde intensa proveniente do laser associado à técnica PIV. Os testes
foram conduzidos em seção transparente tendo água e ar como fluidos de
trabalho. Os resultados obtidos revelaram informações detalhadas sobre o
escoamento de líquido no escoamento intermitente. Foram produzidos também
resultados estatísticos de algumas variáveis globais do escoamento como, a
velocidade e os comprimentos das bolhas e pistões de líquido, além da
frequência de passagem desta estruturas do escoamento. / [en] instantaneous liquid velocity fields at the film, nose and tail regions of slugs in
horizontal and inclined two phase flow. To this end, a combination of three nonintrusive
optical techniques was employed. Two-dimensional particle image
velocimetry (PIV) was used to measure the instantaneous liquid velocity field at
a meridional plane of the horizontal pipe test section, while a synchronized
pulsed back lighting, provided by a matrix of red LED s, illuminated the bubble
contours thereby enhancing contrast of the interfaces (Pulsed Shadow
Technique - PST). A laser-induced fluorescence technique (LIF) was employed
to separate the strong reflections coming from the gas-liquid interfaces
produced by the green PIV laser, The tests were conducted on a specially built
transparent pipe test section, using air and water as the working fluids. The
velocity fields were obtained for flow regimes where the slugs were lightly
aerated. The velocity field results in the nose, tail and film regions revealed
valuable detailed information that helped to better understand the physics of the
flow, besides contributing to the formation of a data bank for supporting the
development of two-phase, horizontal slug flow simulations. The work
conducted also provided statistical information on the main global variables that
characterize the flow, such as, speed and length of gas bubbles and liquid
slugs, and the frequency of passage of these structures.
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[en] FILM - SPLITTING FLOWS OF VISCOELASTIC LIQUIDS VISUALIZATION / [pt] CARACTERIZAÇÃO DO ESCOAMENTO DE LÍQUIDOS VISCOELÁSTICOS NO PROCESSO DE REVESTIMENTO POR ROTAÇÃO DIRETAMELISA YVONE ZAMBRANO BECERRA 26 October 2005 (has links)
[pt] O processo de deposição de uma fina camada de líquido
sobre um substrato
em movimento é conhecido como processo de revestimento.
Um
das
técnicas mais utilizadas é o Revestimento por Rotação
Direta, devido a sua
simplicidade e baixo custo de instalação e operação. A
baixas velocidades, o
escoamento na região de aplicação do líquido é bi-
dimensional e permanente.
Porem quando a velocidade é elevada o escoamento bi-
dimensional torna-se
instável, levando a um escoamento tri-dimensional, com
variação da espessura
do filme de líquido depositado ao longo da largura do
substrato. Este
tipo de instabilidade é comunmente denominado Ribbing, e
limita a velocidade
do processo dependendo dos requisitos de uniformidade de
espessura.
Geralmente, os líquidos utilizados neste processo são
soluções poliméricas,
os que apresentam um comportamento não Newtoniano. Foi
demonstrado,
para líquidos Newtonianos, que o gradiente da pressão
perto do menisco
destabiliza o escoamento. O parâmetro crítico para o
aparecimento da instabilidade
é o número de capilaridade. Para líquidos viscoelásticos
o
comportamento
do escoamento muda dramaticamente, o inicio das
instabilidades
ocorre a bem menores números de capilaridade quando é
comparado
ao caso Newtoniano. O mecanismo pelo qual a elasticidade
desestabiliza
o escoamento perto da superfície livre ainda não é
completamente entendido.
Predições recentes mostraram que a zona de recirculação
perto do
menisco presente para líquidos Newtonianos, diminui e
desaparece posteriormente
a medida que o escoamento torna-se mais viscoelástico
(aumento
do Número de Weissenberg). O objetivo deste trabalho é
verificar experimentalmente
este fenômeno e determinar o efeito das propriedades
viscoelásticas do líquido no processo. Para isso, o
escoamento entre uma placa
estacionaria e o cilindro girante é analisado
experimentalmente visualizando
a região perto da superfície livre e medindo o campo de
velocidade usando a técnica de Velocimetria por Imagem
de
Partículas (PIV).Diferentes soluções de baixo peso
molecular polietileno glicol (PEG), e alto
peso molecular oxido de polietileno (PEO),
característica elástica, em agua
foram usados para avaliar o efeito da viscoelasticidade
no comportamento do
escoamento. Com este analises experimental se quer
confirmar la prediçao
teórica de Zevallos(2003) sobre o efeito da
viscoelasticidade nas linhas de
corrente e na estabilidade da superfície livre com
respeito às perturbaçoes
tri-dimensionais. / [en] Roll coating is a common method in the manufacture of a
wide
variety of
products. It is used to apply a thin liquid layer to a
continuous flexible
substrate. At low speeds, the flow is two-dimensional and
steady; as the
roll speed is raised, the two-dimensional flow is unstable
and is replaced
by a steady three-dimensional flow, which results in more
or less regular
stripes in the machine direction. This type of the
instability is commonly
called ribbing, it can limit the speed of the process if a
smooth film is
required as a final product. The liquids used in this
process generaly
are polimeric solutions, which present Non-Newtonian
behavior. It was
demonstrated, for Newtonian liquids, that the gradient of
the pressure
close to the meniscus destabilizes the flow, whereas the
surface tension
has a stabilizing effect. The critical parameter for the
flow stability is
the capillary number. For viscoelastic liquids can
drastically change the
nature of the flow near the free surfaces of the coating
bead. The onset of
the instabilities occurs at much lower capillary numbers
than Newtonian
flow case, which falls with the growth of the elasticity.
Accurate theoretical
predictions of the onset of ribbing when viscoelastic
liquids are used is still
not available. The mechanisms by which the liquid
elasticity makes the
flow unstable at Capillary numbers much lower than in the
Newtonian case
is not completely understood. Recent theoretical
predictions have shown
that at high Weissenberg number, the recirculation zone,
present in the
Newtonian flow completely disappears. In this work, film
splitting flows
between a stationary plate and rotating roll are analyzed
experimentally by
visualizing the free surface configuration and measuring
the velocity field
using the Particle Image Velocimetry (PIV) technique.
Various solutions of
low molecular weight polyethylene glycol (PEG) and high
molecular weight
polyethylene oxide (PEO) in water were used in order to
evaluate the effect
of mildly viscoelastic behavior on the flow. The goal was
to confirm the
theoretical predictions of Zevallos et al. (2004) on the
effect of the liquid
viscoelasticity on the streamline pattern and on the
stability of the free
surface with respect to three-dimensional disturbances.
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[en] DEVELOPMENT OF A NATURAL GAS BURNER FOR THE STUDIES OF COMBUSTION IN TURBULENT FLOWS / [pt] DESENVOLVIMENTO DE UM QUEIMADOR DE GÁS NATURAL PARA ESTUDOS DA COMBUSTÃO EM ESCOAMENTOS TURBULENTOSMIGUEL ANGEL ALVAREZ AQUINO 27 June 2007 (has links)
[pt] Neste trabalho apresenta-se um estudo experimental de
escoamentos
turbulentos quimicamente inertes e reativos em um
queimador tipo obstáculo. O
objetivo principal é a caracterização do escoamento
através da obtenção do campo
de velocidade instantâneo utilizando técnicas óticas não
intrusivas. As técnicas
empregadas foram a Velocimetria Laser Doppler (LDV) e a
Velocimetria por
Imagem de Partículas (PIV), as quais possibilitaram a
medição das componentes
transversal e longitudinal da velocidade do escoamento em
estudo. Os resultados
experimentais obtidos foram comparados com aqueles
oriundos da simulação
numérica usando um programa computacional existente. São
analisados os
acordos e as discrepâncias obtidas, colocando-se em
evidência a capacidade e as
limitações de cada uma das técnicas utilizadas. / [en] This work presents an experimental study of chemically
inert and reactive
turbulent flows in a Bluff-Body burner. The main objective
is the characterization
of the flow through of the measurement of instantaneous
velocity fields by using
non intrusive optical techniques. The techniques employed
were Laser Doppler
Velocimetry (LDV) and Particle Image Velocimetry (PIV),
which makes possible
the measurement of the transversal and longitudinal
components of the flow
velocity. The experimental results were compared with
those obtained from a
numerical simulation using a comercial computational
program. The agreements
and discrepancies obtained between the two experimental
techniques and from
experiments and computation were demonstrated and analized.
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[pt] CARACTERIZAÇÃO EXPERIMENTAL DE ONDAS INTERFACIAIS EM ESCOAMENTO ESTRATIFICADO TURBULENTO GÁS-LIQUIDO UTILIZANDO VELOCIMETRIA POR IMAGEM DE PARTÍCULA / [en] EXPERIMENTAL CHARACTERIZATION OF LINEAR INTERFACIAL WAVES IN A STRATIFIED TURBULENT GAS-LIQUID PIPE FLOW USING PARTICLE IMAGE VELOCIMETRYPAULA STOFER CORDEIRO DE FARIAS 19 May 2020 (has links)
[pt] A ocorrência do escoamento slug em tubulações horizontais é de especial
interesse para a indústria de petróleo devido aos riscos operacionais indesejados
associados a esse padrão de escoamento. Portanto, nas últimas décadas um
intenso esforço foi dedicado ao estudo e modelagem do escoamento slug.
Ferramentas preditivas baseadas na estabilidade linear de Kelvin-Helmhotz foram
amplamente desenvolvidas na literatura para prever a transição para esse regime
de escoamento. Esses modelos são derivados da análise de estabilidade modal
de perturbações bem definidas. No entanto, para escoamento em tubulação, um
número bastante limitado de estudos experimentais dedicados para investigação
da evolução de perturbações que originem o regime slug está disponível. Além
disso, estudos a partir da introdução de perturbações bem definidas, que podem
fornecer informações precisas para validação de modelos e simulações
numéricas, foram encontrados. O presente trabalho abordou o problema da
transição para o regime slug a partir da caracterização da evolução de ondas
interfaciais. Essas perturbações controladas foram excitadas com um modo de
geração na interface do escoamento estratificado utilizando uma placa oscilatória.
O trabalho se concentra na caracterização de ondas interfaciais no regime linear,
que corresponde ao regime de estudo da maioria dos modelos disponíveis na
literatura. Portanto, um limiar de amplitude para ondas lineares foi estimado
experimentalmente. O acionamento da placa oscilatória foi sincronizado com as
aquisições de imagens, permitindo medições sincronizadas em fase. As medições
do campo de velocidade foram realizadas usando a técnica de Velocimetria de
Imagem de Partículas (PIV) e Iluminação de Fundo (Shadowgraphy). O perfil de
velocidade e turbulência do escoamento foram medidos simultaneamente nas
fases do liquido e do gás. A sincronização em fase permitiu a extração do perfil de
flutuação de velocidade coerentes as ondas interfaciais. Os resultados obtidos são
originais e mostraram, pela primeira vez na literatura, que os modos interfaciais
em ambas as fases são quase independentes dos modos cisalhantes, dentro da
faixa de parâmetros abordados neste trabalho. A caracterização de ondas não lineares foi brevemente investigada, indicando mudanças no perfil do escoamento
médio. Além disso, foi obtida uma correlação para o fator de atrito das ondas
interfaciais, levando a uma melhoria na estimativa da altura do líquido e da perda
de carga do tubo quando combinadas nas relações de fechamento dos modelos
1-D. A metodologia experimental proposta neste trabalho é uma ferramenta
valiosa para produzir informações precisas que podem ser usadas para validar e
aprimorar modelos teóricos e simulações numéricas. O estudo pode contribuir
para a compreensão dos mecanismos físicos envolvidos na transição do
escoamento estratificado para slug. / [en] The occurrence of slug regime in horizontal pipelines is of special interest for
the oil and gas industry due to the unwanted operational risks associated with this
flow. Hence, an intense effort has been devoted to the study and to model this flow
regime. Predictive tools based on linear Kelvin-Helmhotz stability have been widely
applied in the literature for prediction of slug onset. These models are derived from
stability analysis of well-defined disturbances. However, for pipe flows, a limited
number of experimental studies devoted to investigate the evolution of
disturbances that lead to the initiation of slugs is available. In addition, no studies
are found using of well define disturbances, which could provide accurate
information for validation of models and numerical simulations. The present work
addresses the problem by the studying of the evolution of controlled waves excited
at the liquid interface. To this end, an oscillating paddle was employed. The work
focuses the characterization of interfacial waves within the linear regime, which
correspond to the regime of most models available in the literature. The amplitude
threshold for linear waves was experimentally estimated. The driving signal of the
oscillating paddle was synchronized with image acquisitions, enabling phase
locked measurements of the waves and hence the use of ensemble averaging
techniques. Phase-locked measurements of the velocity field in the liquid and gas
layers were performed using off-axis Particle Image Velocimetry (PIV) technique
and Shadowgraph. Mean flow, streamwise and wall normal fluctuations were
measured simultaneously in the liquid and gas phases. For a range of flow rates
and exciting wave frequencies the combined techniques employed allowed the
extraction from the measured velocity fields, the coherent part of flow fluctuations
related with the exciting waves. The results obtained have shown, seemingly, for
the first time, that interfacial modes in both phases are nearly independent of near
wall disturbances within the range of parameters covered in this work.
Characterization of nonlinear waves was briefly investigated indicating changes in
the mean velocity. Moreover, a correlation for wave friction factor based on wave
and flow parameters was obtained, leading to an improvement on the liquid heightand pipe head loss estimation when are combined into the closure relations used
for the 1-D models. The experimental methodology proposed in this work is a
valuable tool to produce accurate information that can be used to validate and
improve theoretical models and numerical simulations. It can contribute to the
understanding of the physical mechanisms involved in the transition from stratified
to slug flows.
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[pt] DESENVOLVIMENTO DE PIV ULTRA PRECISO PARA BAIXOS GRADIENTES USANDO ABORDAGEM HÍBRIDA DE CORRELAÇÃO CRUZADA E CASCATA DE REDE NEURAIS CONVOLUCIONAIS / [en] DEVELOPMENT OF ULTRA PRECISE PIV FOR LOW GRADIENTS USING HYBRID CROSS-CORRELATION AND CASCADING NEURAL NETWORK CONVOLUTIONAL APPROACHCARLOS EDUARDO RODRIGUES CORREIA 31 January 2022 (has links)
[pt] Ao longo da história a engenharia de fluidos vem se mostrado como uma das áreas mais
importantes da engenharia devido ao seu impacto nas áreas de transporte, energia e militar. A
medição de campos de velocidade, por sua vez, é muito importante para estudos nas áreas de
aerodinâmica e hidrodinâmica. As técnicas de medição de campo de velocidade em sua maioria
são técnicas ópticas, se destacando a técnica de Particle Image Velocimetry (PIV). Por outro
lado, nos últimos anos importantes avanços na área de visão computacional, baseados em redes
neurais convolucionais, se mostram promissores para a melhoria do processamento das técnicas
ópticas. Nesta dissertação, foi utilizada uma abordagem híbrida entre correlação cruzada e
cascata de redes neurais convolucionais, para desenvolver uma nova técnica de PIV. O projeto
se baseou nos últimos trabalhos de PIV com redes neurais artificiais para desenvolver a
arquitetura das redes e sua forma de treinamento. Diversos formatos de cascata de redes neurais
foram testados até se chegar a um formato que permitiu reduzir o erro em uma ordem de
grandeza para escoamento uniforme. Além do desenvolvimento da cascata para escoamento
uniforme, gerou-se conhecimento para fazer cascatas para outros tipos de escoamentos. / [en] Throughout history, fluid engineering is one of the most important areas of engineering
due to its impact in the areas of transportation, energy and the military. The measurement of
velocity fields is important for studies in aerodynamics and hydrodynamics. The techniques for
measuring the velocity field are mostly optical techniques, with emphasis on the PIV technique.
On the other hand, in recent years, important advances in computer vision, based on
convolutional neural networks, have shown promise for improving the processing of optical
techniques. In this work, a hybrid approach between cross-correlation and cascade of
convolutional neural networks was used to develop a new PIV technique. The project was based
on the latest work of PIV with an artificial neural network to develop the architecture of the
networks and their form of training. Several cascade formats of neural networks were tested
until they reached a format that allowed the error to be reduced by an order of magnitude for
uniform flow. In addition to the development of the cascade for uniform flow, knowledge was
generated to make cascades for other types of flows.
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[en] MEASUREMENTS ON THE FLOW OF A HIGHLY SHEAR-THINNING LIQUID PAST AN AXISSYMMETRIC CONTRACTION-EXPANSION: APPLICATION TO BLOOD FLOW THROUGH STENOTIC VESSELS / [pt] MEDIÇÕES DO ESCOAMENTO DE UM LÍQUIDO VISCOPLÁSTICO ATRAVÉS DE UMA CONTRAÇÃO-EXPANSÃO AXISSIMÉTRICA: APLICAÇÕES AO ESCOAMENTO DO SANGUE EM ARTÉRIAS COM ESTENOSEERICK FABRIZIO QUINTELLA ANDRADE COELHO 03 December 2001 (has links)
[pt] Estenose é uma constrição ou estreitamento de um duto ou
de
uma passagem. Este termo é usado freqüentemente em
referência a constrições que ocorrem em vasos
sangüíneos, especialmente em artérias. Um vaso
estenótico
geralmente causa estagnação do fluxo sangüíneo e
portanto a
formação de trombos, os quais podem ser bastante pre-
judiciais à saúde humana. Neste trabalho realizam-se
experimentos com a técnica de velocimetria por imagens
de
partículas (PIV) a fim de estudar o escoamento de um
líquido
que possui uma tensão limite de escoamento (ou líquido
viscoplástico) através de um tubo na vizinhança de uma
constrição axissimétrica. Escolheu-se a reologia do
líquido
de modo a se aproximar daquela do sangue de hematócrito
igual a 54%. Estudaram-se números de Reynolds e números
de
escoamento característicos para diferentes artérias.
Obtiveram-se também resultados para fluidos Newtonianos,
para fins de comparação. Entre outros resultados,
observou-
se que a reologia não Newtoniana causa mudanças
significativas no padrão de escoamento na vizinhança da
estenose. Como as condições para formação de trombos
estão
diretamente relacionadas com o padrão de escoamento,
estudos do escoamento do sangue através de artérias com
estenose que supõem uma reologia Newtoniana podem levar
a
conclusões errôneas. / [en] Stenosis is a constriction or narrowing of a duct or
passage. This word is often used to refer to constrictions
that occur in blood vessels, especially arteries. A
stenotic vessel generally causes blood flow stagnation and
hence formation of thrombus, which may be rather harmful to
the human physiology. In this work we perform particle
image velocimetry (PIV) experiments to study the flow of an
yield-stress (or highly shear-thinning) liquid through a
tube in the neighborhood of an axisymmetric constriction.
The rheology of the liquid was chosen to be close to the
one of blood with 54% hematocrit. Reynolds and Yield number
values characteristic to different arteries have been
studied. Results for a Newtonian liquid were also obtained,
for comparison purposes. Among other findings, it has been
observed that the non-Newtonian rheology causes a
significant change in the flow pattern in the neighborhood
of the stenosis. Because the conditions for thrombus
formation are directly related to the flow pattern, studies
of the flow through stenotic vessels that assume a
Newtonian rheology may lead to erroneous conclusions.
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[pt] ESTUDO DO ESCOAMENTO EM MODELO DE AORTA UTILIZANDO A VELOCIMETRIA POR IMAGENS ESTEREOSCÓPICAS DE PARTÍCULAS / [en] STEREOSCOPIC PARTICLE IMAGE VELOCIMETRY STUDY OF THE FLOW IN AORTIC MODELGUILHERME MOREIRA BESSA 29 April 2019 (has links)
[pt] A estenose aórtica é um dos mais graves problemas decorrentes de doenças valvares. O implante da prótese valvar aórtica por cateterismo (TAVI) vem se tornando o tratamento mais indicado aos pacientes de alto risco ou inoperáveis. A estenose aórtica grave pode ser uma condição de risco à vida quando não tratada. Devido à natureza do procedimento TAVI, é esperada uma variabilidade no ângulo de inclinação da válvula implantada. O presente trabalho investigou a influência das variações de inclinação e orientação do jato transvalvar sobre o escoamento em aorta ascendente. A compreensão dos padrões hemodinâmicos do fluxo sanguíneo em aorta ascendente é importante porque eles estão intimamente relacionados ao desenvolvimento de doenças cardiovasculares. Para este fim, um modelo vascular com geometria anatômica de paciente específico foi produzido a partir de imagens de tomografia computadorizada, gerando um protótipo impresso em 3D e resina de silicone transparente. Uma configuração especial foi projetada para permitir medições tridimensionais do fluxo em diferentes seções transversais do modelo aórtico. A técnica de velocimetria por imagens estereoscópicas de partículas foi implementada para produzir informações estatísticas acerca do fluxo turbulento, tais como, campos tridimensionais de velocidade média, de energia cinética turbulenta e correlações entre os componentes de flutuação de velocidade. Os resultados obtidos indicaram que o escoamento em aorta ascendente é fortemente afetado pela direção do fluxo de entrada na aorta. / [en] Aortic stenosis is one of the most serious problems arising from valve diseases. Transcatheter Aortic Valve Implantation (TAVI) has become the preferred treatment for high-risk or inoperable patients with severe aortic stenosis that could be a lifethreatening condition when left untreated. Due to the nature of the TAVI procedure, a variability on the tilt angle of the deployed valve is expected. The present work, investigated the effects on the flow field in the ascending aorta due angle variation of the transvalvular jet. Understanding the hemodynamic patterns of blood flow in the ascending aorta is important because they are closely related to the development of cardiovascular diseases. To this end, a patient-specific vascular phantom was produced by a 3D printed model and transparent silicon resin. A special setup was designed to allow measurements of the 3D flow at different cross sections of the aorta. A stereoscopic particle image velocimetry system was implemented to yield instantaneous and averaged turbulent flow information, such as three-dimensional average velocity fields, turbulent kinetic energy, and correlations between the components of velocity fluctuation. The results obtained indicated that the velocity field in the ascending aorta is strongly affected by the inlet flow direction into the aorta.
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