Orientador: Airton Nabarrete / Dissertação (mestrado profissional) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-16T19:07:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Selim_AndreBaroni_M.pdf: 8247651 bytes, checksum: 306a914d67d3207fb1d8f193b3bf7bd2 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Este trabalho visa estudar a influência do balanceador de massas e das forças de inércia dos componentes internos móveis do motor na dinâmica do motor de combustão interna apoiado sobre amortecedores de vibrações. Para o estudo da influência do balanceador de massas, diversas análises experimentais foram realizadas com um motor em dinamômetro. Chegam-se nas conclusões através da comparação dos deslocamentos medidos do motor com e sem balanceador de massas. Para que a influência das forças de inércia dos componentes internos móveis do motor fosse estudada, um modelo matemático foi criado. Neste modelo consideram-se as forças vindas dos componentes internos móveis atuando em um corpo rígido, neste caso o bloco do motor, apoiado sobre quatro amortecedores de vibrações com seis graus de liberdade. Variam-se dados construtivos como massas e geometria dos componentes internos móveis do motor observando a sua influência sobre o comportamento dinâmico do motor de combustão interna. A validação deste modelo matemático ocorre por meio da comparação de seus resultados com os resultados reais observados nas análises experimentais / Abstract: This work aims at studying the influence of mass balancer and inertia forces coming from engine internal components on internal combustion engine dynamics supported by vibration dampers. For mass balancer study several experimental analyses were performed with a dynamometer. The conclusions are obtained by comparison between measured engine displacements with and without mass balancer. To study the influence of inertia forces from engine internal components, a mathematical model was developed. In this model the inertia forces act on a rigid body, the engine crankcase, supported by four vibration dampers and with six degrees of freedom. Some modifications are made on engine internal components such as mass and geometry observing what is their influence on internal combustion engine dynamics. The mathematical model is validated by comparison against experimental analyses / Mestrado / Dinâmica / Mestre em Engenharia Automobilistica

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:34:52Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:08:21Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O carbeto de boro é um material sintético com ligações químicas essencialmente covalentes, tem um alto ponto de fusão só é sinterizável em elevada temperatura. Possui excepcional dureza, baixa densidade, resistência a abrasão, elevada velocidade sônica e boas propriedades mecânicas, características ideais para as aplicações balísticas. Tem como principal característica a alta seção de choque para nêutrons térmicos para aplicações nucleares. O presente trabalho teve por objetivo avaliar as propriedades mecânicas do carbeto de boro, pela introdução de diferentes teores de diboreto de titânio, pela reação in situ com pós de carbeto de titânio, e adição do carbono durante a sinterização, em forno resistivo sem pressão e prensagem isostática a quente dos componentes cerâmicos. Em menores temperaturas valores obtidos da densidade teórica para o carbeto de boro puro, foram alcançados com o emprego do aditivo. Os resultados obtidos na sinterização mostram a eficiência da introdução do carbeto de titânio para o aumento da densificação do material. Com percentuais de 20% de carbeto de titânio, obteve-se os máximos valores para microdureza (HV) de 35 GPa e tenacidade a fratura (KlC) de 3,16 MPa.m1/2. Comprovadamente a dificuldade de sinterização em elevadas temperaturas, para maior densificação, de componentes cerâmicos de carbeto de boro pode ser minimizada com a introdução de percentuais de carbeto de titânio. / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Os materiais absorvedores de radiação eletromagnética (MARE) têm recebido muita atenção nas últimas quatro décadas, devido à crescente utilização para atender as exigências das legislações governamentais no controle de níveis de radiação eletromagnética espúria emitida por equipamentos eletrônicos, das normas industriais de compatibilidade e interferência eletromagnética, envolvendo basicamente as indústrias de equipamentos eletrônicos e telecomunicações, bem como a demanda da sociedade na confiabilidade nos equipamentos eletrônicos. O presente trabalho tem como objetivo estudar a produção e a caracterização de MARE na faixa de freqüências compreendida entre 8,2 12,4 GHz, baseados em papel celulósico impregnado com negro de fumo e matriz tipo poliuretano, aplicado por meio de pistola de pintura. Seis diferentes condições de impregnação foram estudadas, variando distância de aplicação e número de demãos (uma em cada lado do papel celulósico): 25 cm 2 demãos, 25 cm 4 demãos, 30 cm 2 demãos, 30 cm 4 demãos, 40 cm -2 demãos e 40 cm 4 demãos. Os resultados médios obtidos da caracterização eletromagnética dos seis lotes, via medição dos parâmetros S (S11/S22 Energia refletida, Er e S12/S21 Energia transmitida, Et) e calculo da energia absorvida (Ea), mostram que para os lotes com duas demãos, quanto maior a distância de aplicação, menores são os valores de Er e Ea e maior é a Et, uma vez que a gramatura do MARE diminui. Para os lotes com quatro demãos, quanto maior a distância de aplicação, menor é a Er e maior a Et. Entretanto, o parâmetro Ea para o lote com quatro demãos não se comporta como o lote com duas demãos, pois entre as distâncias de aplicação 25 cm e 30 cm é observada a queda de Ea, mas com a distância de aplicação 40 cm o valor de Ea aumenta, pois a onda eletromagnética consegue penetrar mais efetivamente no material, ou seja, há uma determinada concentração de centros absorvedores no substrato que permite maior interação do material com a onda eletromagnética. A partir dos valores de Ea, Er e Et foram selecionados 3 condições de impregnação para montagem de um MARE baseado em 8 tubos de celulose montados lado a lado formando um quadrado, sendo cada tubo com dimensões de 50 cm de comprimento e diâmetro de 7,6 cm, dobrados ao meio para promover múltiplas reflexões do sinal e assim aumentar a atenuação do sinal. As condições de impregnação foram escolhidas a partir da análise dos resultados dos seis lotes com base no menor valor de energia refletida e maior energia absorvida, na seguinte ordem crescente: 25 cm 4 demãos, 25 cm 2 demãos e 40 cm 2 demãos. Os resultados de refletividade no arco NRL mostram que a maior atenuação é obtida no lote com menor valor de energia refletida (40 cm 2 demãos, -8,20 dB/84,8% em média) e a menor atenuação no lote com maior valor de energia refletida (-2,84 dB/48,0%). Estes resultados demonstram que para um MARE baseado em múltiplas reflexões possuir alta eficiência de absorção de energia, o mesmo deve possuir baixos valores de energia refletida, pois a onda eletromagnética deve ter capacidade de penetrar na estrutura do material, fazendo com que a reflexão seja diminuída. / The electromagnetic absorbers has been receiving a lot of attention in the last four decades, due to their growing use in order to attend the demands of governmental control laws of electromagnetic radiation spurious levels emitted by electronic devices, industrial standards of electromagnetic compatibility (EMC) and electromagnetic interference (EMI), basically involving electronic and telecommunication industries, as well the demand of the society on the reliability of electronic equipments. The aim of the present work is to study the production and characterization of electromagnetic absorbers in the frequency range of 8,2 12,4 GHz, based on cellulose paper impregnated with carbon black and poliuretanic matrix, applied with spray gun. Six different conditions of impregnation were studied by varying the application distance and number of coats (one coat on each paper side): 25 cm 2 coats, 25 cm 2 coats, 25 cm 4 coats, 30 cm 2 coats, 30 cm 4 coats, 40 cm - coats and 40 cm 4 coats. The results of scattering parameters (S11/S22 reflected energy, Er and S12/S21 transmitted energy, Et) and calculated absorbed energy (Ea) for the six conditions showed that the conditions with two coats, the larger coat application distance, the smaller are the values of Er and Ea and the larger is Et, due to the decrease of paper gramature. The conditions with four coats, the larger coat application distance, the smaller is the value of Er and larger is the Et. However, the values of Ea for the condition with four coats has different behavior when compared with the condition with two coats, because between application distances of 25 cm and 30 cm is observed the decrease of Ea values, but with the application distance of 40 cm the Ea value increases, because the electromagnetic wave can penetrate more effectively in the material bulk, or be, there is a concentration of absorbers centers inside the material that allows a stronger interaction with the electromagnetic wave. Based on the values of Ea, Er and Et for the six conditions, were selected three conditions to assemble an electromagnetic absorber based on eight cellulose tubes, places side by side in order to form a square, with each tube with dimensions of 50 cm length and 7,6 cm diameter, bended in the middle portion to promote multiple reflections of electromagnetic wave in order to increase the signal attenuation. The conditions of tubes impregnation were chosen by the analysis of the six conditions results, based on the smaller value of Er and the larger value of Ea: 25 cm 4 coats, 25 cm 2 coats e 40 cm 2 coats. The reflectivity results of NRL arch shows that the larger attenuation is observed with the condition that present the smaller reflected energy (40 cm 2 coats, -8,20 dB/84,8%) and the smaller attenuation in the lot with the larger value of reflected energy (-2,84 dB/48,0%). These results shows that for an electromagnetic absorber based on multiple reflections possess high efficiency of energy absorption, the material must possess lower values of reflected energy, because the electromagnetic wave must have the capacity to penetrate in the bulk of the material, decreasing the reflection.

Made available in DSpace on 2016-03-15T19:38:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DAVID STEINBERG.pdf: 3031041 bytes, checksum: e320f0c21b75ca5bdd5a63f93fa6dd1d (MD5) Previous issue date: 2015-08-27 / Fundo Mackenzie de Pesquisa / In this thesis, for the first time we present results of passively-mode-locking O-band Raman fiber laser operating at 1310 nm by using carbon nanotubes as saturable absorber. The first results were obtained for an experimental setup based on single mode fiber (SMF) with laser operating near zero fiber dispersion at 1310 nm at anomalous regime. In this same configuration, a study of pulse duration shortening in terms of intracavity dispersion management with dispersion shifted fiber lengths (DSF) was performed. Replacing the SMF by a highly doped germanium fiber as gain medium of Raman fiber laser, operation was shifted to normal dispersion regime and passive mode-locking was also generated. In this laser, a study of pulse duration shortening in terms of gain medium length reduction was performed and the picosecond pulse regime of the laser could be estimated. We also present a brief comparison between the two dispersion regimes of the Raman fiber laser and passive mode-locking results obtained with different diameters of carbon nanotubes as saturable absorbers. / Nesta tese, apresentamos pela primeira vez resultados do acoplamento passivo de modos em um laser Raman à fibra operando em 1310 nm na banda O, utilizando nanotubos de carbono como absorvedor saturável. Os primeiros resultados foram obtidos de uma configuração experimental baseada totalmente em fibra monomodo padrão (SMF) com o laser operando próximo ao zero de dispersão da fibra em 1310 nm, porém em regime anômalo. Nesta mesma configuração, um estudo do encurtamento da duração do pulso em função do gerenciamento da dispersão intracavidade com comprimentos de fibra de dispersão deslocada (DSF) foi realizado. Substituindo a SMF por uma fibra altamente dopada com germânio como meio do ganho do laser Raman, a operação do laser foi deslocada para o regime de dispersão normal e o regime de acoplamento passivo de modos também foi gerado. Neste laser, um estudo do encurtamento da duração do pulso em função da redução do comprimento do meio de ganho foi realizado e a operação do acoplamento passivo de modos do laser em regime de picossegundos pôde ser estimada. Também apresentamos uma breve comparação entre os dois regimes de dispersão do laser Raman à fibra e resultados do acoplamento passivo de modos obtidos com diferentes diâmetros de nanotubos de carbono como absorvedores saturáveis.

Thermal radiation is a fundamental heat transfer process, with certain basic aspects still not fully understood. Furthermore, tailoring its properties has potential to affect a wide range of applications, particularly thermophotovoltaics (TPV) and radiative cooling. TPV converts heat into electricity using thermal radiation to illuminate a photovoltaic diode, with no moving parts. With its realistic efficiency limit up to 50% (heat source at 1200 ^oC), TPV has garnered substantial interest. However, state-of-the-art TPV demonstrations are still well below theoretical limits, because of losses from generating and efficiently converting or recycling thermal radiation. In this thesis, tailored integrated photonic crystal structures are numerically simulated to enhance the efficiency of solar TPV. Next, a high-temperature thin-film Si-based selective absorber and emitter is designed, fabricated and experimentally characterized. It exhibits great potential to open up new applications, as it lends itself to large-scale production with substantial mechanical flexibility and excellent spectral selectivity for extended time periods, even when operating under high operating temperatures (600 ^oC) for up to 6 hours, with partial degradation after 24 hours. To perform this high-temperature characterization, an emittance measurement setup has been built; its performance agrees well with numerical simulations. Second, a unique passive cooling mechanism known as radiative cooling is developed to reduce the operating temperature of the photovoltaic diode. The significant effect of radiative cooling as a complement for an all-passive-cooling TPV system is proposed and numerically analyzed under a range of conditions. Furthermore, an outdoor experiment has been performed to demonstrate the effect of radiative cooling on a concentrating photovoltaic system, which can potentially be applied to the thermal management of a TPV system. In summary, this work paves the way towards the development of reliable, quiet, lightweight, and sustainable TPV and radiatively cooled power sources for outdoor applications.

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<p>Management of incoming solar radiation and use of the sky as an ultimate heat sink are technological imperatives as climate change shifts our reliance from fossil fuels to sustainable sources.  Selective solar absorbers are a possible route for solar harvesting as they collect the incoming radiation for process heat or space heating.  Here, improvement in the performance of selective solar absorbers via photon recycling is investigated using a stepped index rugate filter.  The final proposed filter when integrated with a high vacuum selective solar absorber could see an improvment in solar-thermal conversion efficiency from 13% to 30.6%. Then, a frequency selective optical filter is fabricated with uses including improvement of radiative coolers.  The measured optical characteristics are compared with simulation data and found to match well.</p> <p><br></p> <p>The shift to sustainable sources of electricity will require an expansion of the electrical grid.  The backbone of the grid for converting high voltage AC to DC, and vice versa, is power electronics.  The current state-of-the-art technology is GaN HEMTs, but GaN MISHEMTs are poised to replace them since MISHEMTs reduce the gate leakage current; a deficiency of the GaN HEMT architecture.  First, time dependent dielectric breakdown in GaN MISHEMTs is investigated using concurrent electrical and thermoreflectance methods.  A susceptibility in the MISHEMT architecture is found and possible solutions are proposed.  Then, liquid cooling of GaN HEMT PAs is explored by demonstrating integration of an X-band front end module, printed circuit board, and fluid manifold.  The integration shows great promise as two-phase cooling performance improved with increasing power dissipated, while single-phase cooling performance degraded.</p>

Solar energy is one of the most promising sources of confronting the energy crisis. And hot carrier solar cell can be the future to increase the efficiency of solar cells to exceed to the theoretical efficiency limit, Shockley-Queisser limit. After theoretical understanding of some essential aspects of hot carrier solar cell, to better understand the properties of hot carriers and the thermalization mechanisms behind it, analysis is conducted based on the photoluminescence spectra of GaAs thin-film absorber samples with different thicknesses. According to the results of the analysis, information on the properties of hot carriers in thin-film GaAs absorbers will be extracted, as well as a conclusion based on those results. / Solenergi är en av de mest lovande källorna för att konfrontera energikrisen. Och heta bärsolceller kan vara framtiden för att öka solcellernas effektivitet till att överskrida den teoretiska effektivitetsgränsen, Shockley-Queisser-gränsen. Efter teoretisk förståelse av några väsentliga aspekter av varmbärarsolceller, för att bättre förstå egenskaperna hos heta bärare och termismeringsmekanismerna bakom den, utförs analys baserad på fotoluminescensspektra för GaAs tunnfilmsabsorberprover med olika tjocklekar. Enligt resultaten av analysen kommer information om egenskaperna hos heta bärare i tunnfilmiga GaA-absorberare att extraheras, liksom en slutsats baserad på dessa resultat.

Um Flugzeugtriebwerke und stationäre Gasturbinen schadstoffärmer und leiser zu gestalten, werden effizientere Dämpfer zur Unterdrückung des in der Brennkammer entstehenden Schalls benötigt. Hierfür sollen durchströmte, perforierte Wandauskleidungen eingesetzt werden, die sogenannten Bias-Flow-Liner (BFL). Die Erhöhung der Dämpfungseffizienz von BFL erfordert jedoch ein tiefer gehendes Verständnis der aeroakustischen Dämpfungsmechanismen. Die Analyse der Mechanismen bedarf einer experimentellen Untersuchung des Vektorfeldes der Fluidgeschwindigkeit, die sowohl die Strömungsgeschwindigkeit als auch die Schallschnelle enthält. Zur gleichzeitigen Erfassung beider Größen wird eine berührungslose sowie örtlich und zeitlich hoch aufgelöste Messung der Geschwindigkeit von im Mittel 10 m/s bis 100 m/s bei einer Unsicherheit von maximal 10 mm/s für die Schallschnelleamplitude und einem Dynamikumfang von 1000 bis 10 000 benötigt. Für diese Messung sind optische Verfahren vielversprechend, genügten aber bisher nicht diesen Anforderungen. Deshalb wurden im ersten Schritt neuartige optische Geschwindigkeitsmessverfahren erstmals bezüglich der Eignung für aeroakustische Untersuchungen am BFL, speziell hinsichtlich der Unsicherheit und des Dynamikumfangs, charakterisiert: der Laser-Doppler-Geschwindigkeitsprofilsensor (LDV-PS), die akustische Particle Image Velocimetry (A-PIV) und die Doppler-Global-Velozimetrie mit Frequenzmodulation (FM-DGV). Aus dem Messunsicherheitsbudget geht für alle Verfahren die turbulente Strömungsfluktuation als dominierender Beitrag zur Unsicherheit für die gemessene Schnelleamplitude hervor, wobei die Unsicherheit durch eine Erhöhung der Messdauer gesenkt werden kann. Für eine Messdauer von 80 s beträgt die mittels FM-DGV erzielte Unsicherheit bei einer mittleren Strömungsgeschwindigkeit von 100 m/s beispielsweise 10 mm/s, woraus ein Dynamikumfang von 10 000 resultiert. Demnach erfüllen die neuartigen Verfahren die Voraussetzungen für die Anwendung am BFL, was im zweiten Schritt experimentell demonstriert wurde. Hierbei wurde zwecks Untersuchung kleiner Strukturen der LDV-PS mit einer feinen Ortsauflösung von minimal 10 µm genutzt. Ferner wurde die großflächige Erfassung mittels A-PIV zur Untersuchung der Wechselwirkung zwischen den Perforationslöchern eingesetzt und eine spektrale Untersuchung der mittels FM-DGV gemessenen Geschwindigkeit bei einer hohen Messrate von 100 kHz durchgeführt. Im Ergebnis wurden folgende Erkenntnisse zum Dämpfungsverhalten gewonnen: Am BFL tritt eine Interaktion von Strömung und Schall auf, die zu einer Oszillation der Geschwindigkeit mit hoher Amplitude bei der Schallanregungsfrequenz führt. Aus der erstmals durchgeführten Zerlegung der volumetrisch gemessenen Geschwindigkeit in Strömungsgeschwindigkeit und Schallschnelle resultiert, dass die akustisch induzierte oszillierende Geschwindigkeit vorwiegend dem Strömungsfeld zuzuordnen ist. Folglich wurde ein Energietransfer vom Schallfeld ins Strömungsfeld am BFL nachgewiesen, der wegen des sich typischerweise anschließenden Zerfalls von Strömungswirbeln und der finalen Umwandlung in Wärmeenergie zur Dämpfung beiträgt. Zudem wurde mittels spektraler Analyse der Geschwindigkeit ein breitbandiger Energiezuwachs bei tonaler Schallanregung festgestellt, welcher mit der Dämpfungseffizienz korreliert ist. Somit wird die These der primär von der akustisch induzierten Wirbelbildung herrührenden Dämpfung gestützt. Diese mit den neuartigen optischen Messverfahren gewonnenen Erkenntnisse tragen perspektivisch zur Optimierung von BFL hinsichtlich einer hohen Dämpfungseffizienz bei.

O tema do conforto na automobilística é bastante extenso e possuidor de muitas interpretações. A ideia central deste trabalho é definir e direcionar alguns métricos para que, durante as fases de conceituação e desenvolvimento de um veículo, seja possível ter um direcional de definição de componentes e atributos veiculares de modo a facilitar o direcionamento dos atributos no programa veicular, e assim atingir suas necessidades. Como exemplo empregado, é empregado um veículo de plataforma tipo B em desenvolvimento por uma montadora, o qual teve as molas de suspensão definidas e rigidezes laterais de eixos com base em material técnico interno equivalente aos estudos apresentados neste trabalho. É adotada uma abordagem inicialmente empírica conforme os primeiros estudos de suspensões independentes realizados neste continente, depois o trabalho é complementado com exigências de normas especificas para vibrações (ISO2361, ISO5008, BS6055) de modo a caracterizar energia vibracional e a interpretação pelo ser humano. Porém como hoje em dia as suspensões automotivas são muito mais complexas, existem componentes específicos para as várias condições de solicitação, deste modo a análise é limitada a situações de ride (conforto) primário e handling (dirigibilidade) em situações de sublimite na faixa linear (cerca de 0,5 g). Como conclusão dos estudos, é possível ter em um veículo atributos de estabilidade sem necessariamente prejudicar o conforto, pois sendo definidos corretamente os componentes elásticos da dinâmica vertical para situações estacionárias e de ride primário, é definido seu equilíbrio estacionário e assim não é necessário comprometimento dos atributos de outros componentes para compensar alguma deficiência existente. / The range of assumptions for ride comfort is considered very wide in the automotive world and they can assume lots of possible interpretations. The central idea in this work is define and manage some metrics that, during the concept and development phases of a vehicular program, be possible to follow a better direction for the attributes development and so reach the program targets. As the example in this work, a B platform typical vehicle is used and it is under development in a carmaker, its suspension springs and axle roll stiffness were setup with technical information similar to the ones presented in this work. The initial approach is empiric as occurred with the first independent suspension system studies in this continent and in the sequence, the work is complemented with standards for vibrational issues (ISO2361, ISO5008, BS6055), after this, finally how the vibrational energy is defined and perceived by human beings. The automotive suspensions of current days are very complex and there are lots of specific components to do a specific work, so the analysis are limited to primary ride and sub limit handling (up to 0,5 g). As conclusion, its possible setup a car that is comfortable and stable in the same time, since the elastic components for the vertical dynamics and steady state conditions are correctly set, so its correct balance is reached and no other components attributes are compromised to compensate any deficiency.