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

Neste trabalho desenvolveu-se a modelagem matemática e computacional na análise de Funções de Interpolação nos Métodos de Volumes Finitos. As equações foram integradas no volume de controle onde nas fronteiras devem ser avaliados os fluxos advectivos e difusivos. Para calcular estes fluxos, utilizamos a função de interpolação cujo, principal objetivo é conectar estes pontos nodais. Utilizamos três esquemas de função de interpolação: CDS, UDS, QUICK estes esquemas foram escolhidos, pois apresentaram os menores erros de truncamentos possíveis. Em síntese, os testes computacionais mostraram as limitações dos esquemas CDS e UDS, bem como também revelaram os ótimos resultados do esquema QUICK. / In this work, the mathematical and computer modeling in the analysis of the interpolation functions in the Finite Volume Method was developed. The equations were integrated in the control of volume in which frontiers the advective and diffuse flows must be evaluated. The interpolation function, which main objective is to connect the nodal points, was used to calculate those flows. Three interpolation function schemes were used: CDS, UDS and QUICK. These schemes were chosen due to the fact that they present less errors and blockings. To sum up, the computer tests showed the limitations of the CDS and UDS schemes and the excellent results of the QUICK scheme.

The present thesis is focused on the development of a thorough mathematical modelling and computational solution framework aimed at the numerical simulation of journal and sliding bearing systems operating under a wide range of lubrication regimes (mixed, elastohydrodynamic and full film lubrication regimes) and working conditions (static, quasi-static and transient conditions). The fluid flow effects have been considered in terms of the Isothermal Generalized Equation of the Mechanics of the Viscous Thin Films (Reynolds equation), along with the massconserving p-Ø Elrod-Adams cavitation model that accordingly ensures the so-called JFO complementary boundary conditions for fluid film rupture. The variation of the lubricant rheological properties due to the viscous-pressure (Barus and Roelands equations), viscous-shear-thinning (Eyring and Carreau-Yasuda equations) and density-pressure (Dowson-Higginson equation) relationships have also been taken into account in the overall modelling. Generic models have been derived for the aforementioned bearing components in order to enable their applications in general multibody dynamic systems (MDS), and by including the effects of angular misalignments, superficial geometric defects (form/waviness deviations, EHL deformations, etc.) and axial motion. The bearing exibility (conformal EHL) has been incorporated by means of FEM model reduction (or condensation) techniques. The macroscopic in fluence of the mixedlubrication phenomena have been included into the modelling by the stochastic Patir and Cheng average ow model and the Greenwood-Williamson/Greenwood-Tripp formulations for rough contacts. Furthermore, a deterministic mixed-lubrication model with inter-asperity cavitation has also been proposed for full-scale simulations in the microscopic (roughness) level. According to the extensive mathematical modelling background established, three significant contributions have been accomplished. Firstly, a general numerical solution for the Reynolds lubrication equation with the mass-conserving p - Ø cavitation model has been developed based on the hybridtype Element-Based Finite Volume Method (EbFVM). This new solution scheme allows solving lubrication problems with complex geometries to be discretized by unstructured grids. The numerical method was validated in agreement with several example cases from the literature, and further used in numerical experiments to explore its exibility in coping with irregular meshes for reducing the number of nodes required in the solution of textured sliding bearings. Secondly, novel robust partitioned techniques, namely: Fixed Point Gauss-Seidel Method (PGMF), Point Gauss-Seidel Method with Aitken Acceleration (PGMA) and Interface Quasi-Newton Method with Inverse Jacobian from Least-Squares approximation (IQN-ILS), commonly adopted for solving uid-structure interaction problems have been introduced in the context of tribological simulations, particularly for the coupled calculation of dynamic conformal EHL contacts. The performance of such partitioned methods was evaluated according to simulations of dynamically loaded connecting-rod big-end bearings of both heavy-duty and high-speed engines. Finally, the proposed deterministic mixed-lubrication modelling was applied to investigate the in fluence of the cylinder liner wear after a 100h dynamometer engine test on the hydrodynamic pressure generation and friction of Twin-Land Oil Control Rings. / O presente trabalho é focado no desenvolvimento de uma modelagem matemática abrangente e um conjunto de ferramentas computacionais destinadas à simulação numérica de mancais hidrodinâmicos sujeitos a diferentes regimes de lubrificação (misto, elastohidrodin^amico e completamente hidrodinâmico) e condições operacionais (estático, quasi-estático e transiente). O escoamento do fluido lubrificante é descrito matematicamente através da Equação Generalizada da Mecânica dos Filmes Finos Viscosos (equação de Reynolds), juntamente com o modelo de cavitação p - Ø proposto por Elrod-Adams que incorpora automaticamente as condições de contorno complementares de JFO para a completa conservação dos fluxos mássicos na presença de ruptura de filme lubricante (cavitação). As variações das propriedades reológicas do lubrificante devido aos efeitos de piezo-viscosidade (equação de Barus e Roelands), \\shear-thinning\" (equações de Eyring e Carreau-Yasuda) e piezo-densidade (equação de Dowson-Higginson) são também contempladas na modelagem. Modelos genéricos de mancais de deslizamento s~ao propostos de forma a possibilitar suas aplicações em problemas de dinâmica multicorpos, assim como a consideração dos efeitos de desalinhamento angular, defeitos de superfícies (forma/ondulação, deformações EHL, etc.) e movimento axial. A flexibilidade dos mancais em situações envolvendo elastohidrodinâmica é incorporada por meio de técnicas de condensação de sistemas empregadas no MEF. A in fluência na escala macroscópica dos fenômenos de lubrificação mista é incluída na modelagem através das formulações estatísticas de Patir & Cheng para a perturbação do escoamento devido à rugosidade das superfícies, e Greenwood-Williamson/Greenwood-Tripp para o contato rugoso. Adicionalmente, um modelo determinístico é também proposto no trabalho de forma a possibilitar simulações do regime misto de lubrificação diretamente na escala (microscópica) de rugosidade. A partir da extensa modelagem matemática desenvolvida, três principais contribuições são propostas. Inicialmente, uma formulação genérica para a solução da equação de Reynolds com o modelo de cavitação p - Ø foi desenvolvida de acordo com o Método dos Volumes Finitos Baseado em Elementos (MVFbE). Este novo método permite a solução de problemas de lubrificação com geometrias complexas e discretizados por malhas não estruturadas.O método foi validado a partir da comparação com diversos exemplos da literatura, e posteriormente utilizado para a simulação de mancais texturizados. A segunda contribuição da pesquisa diz respeito à proposição de técnicas mais robustas e estáveis para a solução particionada do problema fluido-estrutura estabelecido em contatos EHL conformes. As técnicas de acoplamento apresentadas são: Método de Gauss-Seidel com Ponto Fixo (PGMF), Método de Gauss-Seidel com Aceleração de Aitken (PGMA) e Método de Quasi-Newton de Interface (IQN-ILS). O desempenho de tais métodos foi avaliado por meio de simulações dinâmicas de dois mancais de biela, o primeiro utilizado em motores de combustão interna (MCI) de alta velocidade (high-speed engine), e o segundo em motores sujeitos a elevado carregamento (heavy-duty diesel engine). Finalmente, a modelagem determinística proposta para o regime misto de lubri- ficação foi aplicada na investigação da influência do desgaste superficial de cilindros de motores de combustão interna, obtidos após 100h de teste em dinamômetro, na geração de sustentação hidrodinâmica e atrito em anéis de controle de óleo (TLOCRs).

Este trabalho discute a questão da interação entre o casco do navio e o propulsor em funcionamento conjunto, e sua simulação por ferramentas computacionais. O texto se concentra em descrever os principais efeitos dessa interação, as principais dificuldades em se estimar esses efeitos, os métodos tradicionalmente usados, e como ferramentas computacionais podem ser aplicadas de maneira vantajosa. No texto também pode ser encontrada uma análise crítica dos métodos mais comuns e dos resultados, baseada em trabalhos de diversos autores, publicados nacional e internacionalmente. É apresentado o método dos volumes finitos, usado nesta pesquisa, algumas de suas particularidades principais, vantagens e desvantagens, e os resultados das simulações realizadas, interpretados à luz dos valores experimentais usados para comparação e das limitações do método dos Volumes Finitos. A comparação é feita analisando-se grandezas integrais, como a resistência do casco ou o empuxo do propulsor; e também as características do escoamento, como o perfil de velocidade na esteira, presença de vórtices, e outras estruturas típicas. Os resultados obtidos têm a mesma ordem de precisão dos que tem sido obtidos por outros pesquisadores, internacionalmente, e são coerentes qualitativamente; mas algumas questões referentes aos modelos físico e numérico escolhidos ainda limitam a precisão dos resultados e restringem sua adoção em atividades de engenharia. Entretanto, diversas características observadas no escoamento contribuem para aumentar o conhecimento de alguns fenômenos envolvidos no problema. / This work is about the hull and propeller interaction in joint functioning, and its simulation by computational tools. The text concentrates in describing the main effects of such interaction, the main difficulties in the estimation of these effects, the methods traditionally adopted, and how computational tools can be applied in advantageous way. A critical analysis of the most common methods and results, based on paperworks of several different authors worldwide, can also be found. The Finite Volumes method, used in this research, is presented - its main issues, advantages and disadvantages, and the simulations outcomes, compared to the experimental values and explained by the knowledge of the Finite Volumes method limitations. The comparison is made by means of both integral values, such as the hull\'s resistance or the propeller thrust; as well as the characteristics of the flow, like the wake velocity profile, presence of vortex, and other typical structures. The results shows the same error band than the ones which has been obtained by other researchers, worldwide, and most of the typical characteristics of the flow were observed. But some issues concerned to the chosen physical and numerical models still limit the precision of the outcomes, and restrict the application of such models at engineering activities. But several insights about the flow, obtained at this study, can be useful to the understanding of some phenomena involved in the propeller operation.

O avanço no estudo da simulação numérica somado ao crescimento da capacidade computacional tem possibilitado a solução numérica de problemas de engenharia cada vez mais complexos. Modelos numéricos mais acurados e robustos têm sido desenvolvidos, aproximando os resultados numéricos dos experimentais. Neste caminho, o presente trabalho tem como objetivo a análise numérica comparada a dados experimentais de ondas de pressão na admissão de ar de um motor de combustão interna, se utilizando do método dos volumes finitos. Para isso, utilizou-se a pressão colhida experimentalmente na porta da válvula como condição de contorno e obteve-se a pressão nos pontos de monitoramento ao longo do domínio. Esta situação física trouxe diversos problemas a serem solucionados ao longo da história, sendo então resolvido no presente trabalho se utilizando do esquema de Runge-Kutta para integração explícita no tempo fictício e do esquema Three-Point Backward Difference (BDF2) para integração implícita no tempo físico. Isto é, se utiliza do Dual Time-Stepping (DTS) na integração temporal, pois usa a matriz de pré-condicionamento para condicionar a solução do problema para escoamentos compressíveis e incompressíveis em todas as velocidades, e esta matriz deteriora a acuracidade temporal que é devolvida pelo DTS. O tratamento dos fluxos invíscidos foi baseado no método da separação dos fluxos de Roe, através do pacote computacional Star CCM+. Percebeu-se que o método se encaixa muito bem na situação estudada, modelando o comportamento físico realisticamente. A velocidade de propagação das ondas de pressão e suas amplitudes são muito próximas dos valores experimentais, tendo os gráficos de seu comportamento em todos os pontos de monitoramento, boa concordância com os gráficos gerados experimentalmente. / The advance in the field of numerical simulation added to the growth of computational capability has enabled the numerical solution of engineering problems become more and more complex. More accurate and robust numerical models have been developed, approximating the numerical and experimental results. In this way, this work aims at the numerical analysis compared to experimental data of pressure waves in the air intake of an internal combustion engine, using the Finite Volumes Method. The pressure is experimentally measured in the valve port and inserted as a boundary condition to obtain the pressure in the monitoring points along the domain. This physical situation has brought many problems to be solved throughout history. The present work applied the Runge-Kutta explicit integration in pseudo-time and Three-Point Backward Difference (BDF2) for implicit integration in physical-time. It is used the Dual-Time Stepping (DTS) for temporal integration, and the preconditioning for incompressible and compressible flows at all speeds deteriorates the temporal accuracy which is returned by DTS. The treatment of inviscid flows was based on the Flux Difference Splitting scheme of Roe, through the computational package Star CCM+. The method fits very well the situation under study, modeling the physical behavior realistically. The speed of propagation of pressure waves and their amplitudes are very close to the experimental values, and the graphs of their behavior present at all monitoring points, good agreement with the experimentally generated graphics.

Submitted by João Arthur Martins (joao.arthur@ufpe.br) on 2015-03-09T14:51:14Z No. of bitstreams: 2 Disertação 30_01_2014_versão_Digital.pdf: 4215473 bytes, checksum: a4396625c8189491592e26f12adb3bb3 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-09T14:51:14Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Disertação 30_01_2014_versão_Digital.pdf: 4215473 bytes, checksum: a4396625c8189491592e26f12adb3bb3 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2012 / No presente trabalho apresentamos uma metodologia numérica para a discretização das equações que descrevem o escoamento bifásico de óleo-água em reservatórios de petróleo heterogêneos e anisotrópicos. Estas equações são resolvidas através da metodologia IMPES (Implicit Pressure Explicit Saturation) que é, em particular, um método segregado para tratar escoamento bifásico (água-óleo) descrito por um modelo matemático composto por uma equação elíptica para pressão e uma equação hiperbólica para saturação. A fim de resolver a equação de saturação explicitamente, utilizamos um método clássico do tipo Upwind (ponderação amontante) de primeira ordem. Para discretizar a equação de pressão, implementamos o Método de Volumes Finitos Centrados na Célula, Cell-Centered, proposto por Zhiming G. and Wu J., e projetado para lidar com meios altamente heterogêneos e anisotrópicos em malhas poligonais em geral. O método que apresentamos no presente trabalho é um tipo de método Multipoint Flux Approximation Method (MPFA) porque uti-liza múltiplos pontos para aproximar o fluxo na interface entre as células. Neste método, as pressões nos vértices (nós) são tratadas como uma combinação linear das pressões centradas nas células vizinhas, reduzindo, completamente, a formulação a um esquema cell-centered. A derivação dos pesos explícitos permite que o método se torne mais robusto. Além disso, os pesos explícitos não dependem da descontinuidade nem da topologia da malha. O método tem as seguintes características: satisfaz o critério de linearidade (linear por partes); apresenta a taxa de convergência de segunda ordem para a formulação implícita de pressão e de primeira ordem para o fluxo; e admite um tensor de permeabilidade arbitrário. Os resultados obtidos são promissores, indicando a potencialidade da formulação adotada para a simulação de escoamentos bifásicos em reservatórios de petróleo heterogêneos e anisotrópicos.

Submitted by Eduarda Figueiredo (eduarda.ffigueiredo@ufpe.br) on 2015-03-10T14:20:51Z No. of bitstreams: 2 Dissertacao_Rafael_Cabral_de_Moura.pdf: 9614096 bytes, checksum: 00e44a6b599533e527f22e1e016e3a85 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-10T14:20:51Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertacao_Rafael_Cabral_de_Moura.pdf: 9614096 bytes, checksum: 00e44a6b599533e527f22e1e016e3a85 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2012-02 / Neste trabalho foi implementado um programa para simulação computacional de reservatórios de petróleo, baseado no ambiente OpenFOAM R , que é um sistema de desenvolvimento para programação científica orientado a objetos, paralelo, de alto nível e com alto desempenho. Esse ambiente de desenvolvimento oferece grande exibilidade quanto à escolha dos métodos de dicretização, interpolação e solução dos sistemas resultantes. O OpenFOAM R é uma biblioteca da linguagem C++ que, através de suas várias ferramentas, pode ser usada para a solução de problemas envolvendo equações diferenciais parciais. Para a solução o ambiente emprega o método dos volumes finitos, usando malhas estruturadas ou não estruturadas. Neste trabalho foram usadas apenas malhas estruturadas. O simulador desenvolvido trata problemas descritos pelo modelo de escoamento bifásico imiscível água-óleo que é descrito por um sistema de equações diferenciais parciais altamente não-lineares, obtidas através da conservação da massa para cada fase, e do uso da Lei de Darcy para relacionar fluxos de massa com gradientes de potencial fluido. Para a integração temporal das equações é empregado o método IMPES, no qual o sistema composto pela equação de conservação de massa e pela Lei de Darcy é reescrito em termos de uma equação para a pressão de óleo, que é resolvida implicitamente, e uma equação para a saturação de água, que é resolvida explicitamente.

Submitted by Victor Hugo Albuquerque Rizzo (victor.rizzo@ufpe.br) on 2015-04-15T14:07:58Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) DISSERTAÇÃO_Moacyr Silva do Nascimento Neto.pdf: 3251280 bytes, checksum: 77263cea23a86d6209263224f23f509f (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-15T14:07:58Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) DISSERTAÇÃO_Moacyr Silva do Nascimento Neto.pdf: 3251280 bytes, checksum: 77263cea23a86d6209263224f23f509f (MD5) Previous issue date: 2013 / Um esquema central em volumes finitos para a solução numérica de problemas hiperbólicos escalares bidimensionais, definido sobre domínios computacionais discretizados por malhas triangulares não estruturadas, é proposto. O método é bipartido (staggered), de modo que /e definida uma malha dual e auxiliar a malha de triângulos original para que se alternem a posição dos graus de liberdade numéricos entre duas iterações sucessivas. Neste sentido, o esquema proposto é híbrido, podendo ser encarado como um método centrado nas células triangulares da malha, a forma escolhida neste trabalho, ou centrado em seus n/os. O esquema é também conservativo, o que significa que deriva diretamente da lei de conservação da qual o problema diferencial provém, e assim está apto a aproximar satisfatoriamente soluções generalizadas. O método é inicialmente desenvolvido para lidar com leis de conservação convectivas não lineares e uniformes. Uma extensão, entretanto, é realizada para que ele seja também aplicável a problemas que envolvam a equação de transporte. São apresentadas tanto uma formulação de baixa ordem quanto Uma variação de alta resolução Essa /ultima criada a partir de reconstruções polinomiais Lineares por partes, célula a célula, limitadas geometricamente e não pelo uso de funções limitadoras. Por fim, esquemas derivados segundo o processo proposto são aplicados para solução de problemas hiperbólicos simples que possuam solução exata conhecida. A conformidade dos resultados obtidos sugere que a convergência desses esquemas não pode ser peremptoriamente refutada. Além disso, a ordem com que essa convergência é estabelecida é estimada através de testes.

Submitted by Pedro Barros (pedro.silvabarros@ufpe.br) on 2018-08-22T20:19:29Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Rhayanne Yalle Negreiros Costa.pdf: 2681406 bytes, checksum: 3d80c34f818b93c881e614e282df8092 (MD5) / Approved for entry into archive by Alice Araujo (alice.caraujo@ufpe.br) on 2018-08-29T21:33:19Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Rhayanne Yalle Negreiros Costa.pdf: 2681406 bytes, checksum: 3d80c34f818b93c881e614e282df8092 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-29T21:33:19Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Rhayanne Yalle Negreiros Costa.pdf: 2681406 bytes, checksum: 3d80c34f818b93c881e614e282df8092 (MD5) Previous issue date: 2017-06-22 / CNPq / Os benefícios da utilização de tecnologia nuclear para a geração de energia são inúmeros. É uma fonte com poucas emissões de gases do efeito estufa, podendo suprir a crescente demanda sem impactos tão severos ao meio ambiente; que possui alta regularidade, podendo fornecer estabilidade aos sistemas energéticos; e que ajuda a desenvolver tecnologia e conhecimento. O reator AP1000 da companhia Westinghouse busca o desenvolvimento de sistemas mais simples e com maior confiabilidade, com redução de equipamentos e materiais, e menores chances de acidentes graves como fusão do núcleo do reator ou grandes emissões radioativas. Para isso, utiliza-se de tecnologia passiva e sistemas simplificados exigindo menos intervenções e tornando-o uma das tecnologias mais robustas atualmente. O AP1000 é o reator do tipo PWR mais seguro e economicamente favorável do mercado. Essas características o tornam um dos sistemas em uso mais pesquisados. Entretanto, sistemas complexos como um reator nuclear podem encontrar-se submetidos a diversos cenários que precisam ser avaliados para que os níveis de segurança dos mesmos possam ser determinados. Uma das informações mais importantes para a operação do reator é o comportamento térmico do sistema, principalmente dentro do núcleo onde as variações de temperaturas são bruscas e intensas. Esse trabalho busca avaliar um canal nominal do reator AP1000 e seu comportamento térmico em alguns cenários. Para a obtenção dessas informações, aplica-se o Método dos Volumes Finitos (MVF) com o auxílio de software MATLAB para determinar a distribuição de temperaturas em todo o canal. Durante o progresso do presente trabalho, três análises foram desenvolvidas: uma análise unidimensional e uma bidimensional, ambas estacionárias, e uma bidimensional transitória. A partir da análise unidimensional foi possível verificar que tanto a aproximação adotada para a integral volumétrica da geração de calor, quanto os métodos adotados são apropriados para avaliar sistemas térmicos como os desse trabalho. A análise bidimensional estacionária apresenta os impactos da consideração do gap e da transmissão de calor na direção axial nas barras de combustível nuclear. Ambos fatores influenciam de maneira relevante as distribuições de temperaturas do sistema, e não devem ser desprezados em análises mais precisas. Por fim, as análises bidimensionais transitórias permitiram determinar que o sistema permaneceu seguro mesmo submetido a bloqueios de até 30% da vazão do refrigerante na entrada do canal. Entretanto, quando a dissipação de calor axial foi desprezada, apenas sob o primeiro bloqueio (10%) o canal permaneceu seguro. / The benefits of nuclear technology usage for power generation are numerous. It is a low greenhouse gases emission source, capable of helping to provide for the growing demand with minor environmental impacts; it is a highly reliable resource due to its regularity offering stability to energy systems; and it helps to develop technology and knowledge. Westinghouse Co. AP1000 reactor is the development of a simpler and more reliable system, with less equipment and materials, and smaller probability of serious accidents such as melting of the reactor core or large radiation emissions. It uses passive technology and simplified systems that requires fewer interventions making it one of the most robust technologies nowadays. The AP1000 is the safest and more economically favorable PWR reactor on the market. These features make it one of the most researched systems in use. Complex systems such as a nuclear reactor may be subjected to various scenarios that need to be evaluated in order to determine its safety levels. One of the most important information for the operation of the reactor is the thermal behavior of the system, especially in the core where the variations are sudden and intense. This work aims to evaluate a nominal channel of AP1000 reactor and its thermal behavior in a few scenarios. This information is obtained through the application of Finite Volume Method (FVM) with MATLAB software aid that determines the temperature distribution throughout the channel. During the present study, three analyzes were developed: a one-dimensional and a two-dimensional analysis, both stationary, and a transient two-dimensional analysis. Through one-dimensional analysis it was possible to verify that both the approximation adopted for the volumetric integral of heat generation, and the methods are appropriate to evaluate thermal systems like those in this work. The two-dimensional stationary analysis presents the impacts of gap consideration and axial heat transfer in the nuclear fuel rods. Both factors are relevant for temperature distributions and should not be neglected in more precise analyzes. Finally, the transient two-dimensional analyzes allowed to determine that the system remained safe even under coolant blockages up to 30% at the inlet of the channel. However, when the axial heat dissipation was neglected, the system remained safe only under the first blockage (10%).

Orientador: Kátia Lucchesi Cavalca Dedini / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-17T15:01:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Machado_TiagoHenrique_M.pdf: 6488903 bytes, checksum: f0285c2b84eaaa9effae0b3cce163537 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo:Mancais hidrodinâmicos são amplamente utilizados em máquinas rotativas, sendo o elemento responsável pela interação entre o rotor e a estrutura de fundação. Portanto, a fim de descrever o comportamento dinâmico dos eixos em rotação, é necessário conhecer as características desses mancais. Por esta razão, a proposta deste trabalho é analisar as características dinâmicas e operacionais de diferentes configurações de mancais radiais hidrodinâmicos. O objetivo deste projeto é desenvolver e implementar uma representação consistente para o modelo matemático que descreve o comportamento do mancal hidrodinâmico, através da equação de Reynolds e, assim, obter a distribuição da pressão no mancal, bem como os coeficientes dinâmicos, a fim de avaliar o desempenho de diferentes geometrias em condições severas, altas velocidades de rotação e alta carga aplicada. Um modelo numérico para a solução da equação de Reynolds, com a ajuda da equação de Bernoulli, obtém o campo de pressão gerado dentro do filme de óleo. Os coeficientes dinâmicos são obtidos a partir de um conceito semelhante ao de um sistema mola-amortecedor, a fim de representar a flexibilidade e o amortecimento inerentes ao filme de óleo. A abordagem numérica utilizada neste estudo é feita através do método dos volumes finitos. A escolha deste método foi feita devido à sua ampla utilização na simulação numérica dos fenômenos da dinâmica dos fluidos e transferência de calor. O trabalho apresenta uma análise para três diferentes geometrias de mancais: um cilíndrico, um elíptico e um trilobular. Além das diferentes geometrias, o projeto também propõe um estudo sobre o efeito de algumas descontinuidades geométricas no comportamento dos mancais. As descontinuidades foram introduzidas na forma de ranhuras axiais, e seu efeito é então comparado com o desempenho dos mancais sem a introdução destas descontinuidades / Abstract: Hydrodynamic bearings are widely used in rotating machines, being the element responsible for the interaction between the rotor and the supporting structure. Therefore, in order to describe the dynamic behavior of the rotating shafts, it is necessary to know the journal bearings characteristics. For this reason, the purpose of this work is to analyze the dynamic and operational characteristics of different configurations of radial hydrodynamic bearings. The objective of this project is to develop and implement a consistent mathematical representation for the model of the hydrodynamic bearing through the Reynolds equation and thereby obtain the pressure distribution in the bearing, as well as the dynamic coefficients, in order to evaluate the performance of different geometries in severe conditions, high speeds and high-applied load. A numerical model for the solution of Reynolds equation, with help from the Bernoulli equation, obtains the pressure field generated inside the oil film. For the dynamic coefficients, they are obtained from a similar concept to the spring-damper, in order to represent the inherent flexibility and damping of the oil film. The numerical approach used in this study is done using the finite volume method. The choice of this method was made due to their widespread use in the numerical simulation of phenomena of fluid dynamics and heat transfer. The work presents an analysis for three different geometries of bearings: a cylindrical, an elliptical and a three-lobe. In addition to the different geometries, the project also proposes a study on the effect of some geometric discontinuities in the behavior of the bearings. The discontinuities were introduced in the form of axial grooves, and its effect is then compared with the performance of bearings without these grooves / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica