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Eficiência de uma transmissão automotiva e do comportamento tribológico em regimes de lubrificação aplicados à engrenagens automotivas. / Efficiency at automotive transmission and tribology behavior at lubrification conditions applied at automotive gears.

Guilherme Antonio Assis Machado 28 August 2018 (has links)
O aumento de eficiência de transmissões automotivas é a grande motivação deste trabalho. Sendo um dos objetivos principais avaliar correlações entre ensaios de eficiência de transmissões (com foco em engrenagens e cinemática do engrenamento) e ensaios tribológicos (com foco na avaliação do coeficiente de atrito e regimes de lubrificação). Nos ensaios tribológicos foi determinado o coeficiente de atrito para diferentes relações de rolamento e deslizamento, regimes de lubrificação, lubrificantes e recobrimentos. No banco de testes de transmissões automotivas foram avaliados diferentes lubrificantes e recobrimentos, similares aos avaliados nos ensaios tribológicos. Para se estabelecer a correlação entre estas duas escalas de ensaios, foi feito primeiramente um mapeamento de esforços e combinação de velocidades de rolamento e deslizamento durante o contato entre os dentes em uma transmissão. Este mapeamento permitiu: 1) que ensaios tribológicos tipo rolo esférico-disco fossem realizados de forma a se obter os coeficientes de atrito em diversas relações de razão deslizamento-rolamento (SRR - \"slide to roll ratio\") de forma a avaliar a performance de um revestimento a base de carbono e um óleo lubrificante aditivado; 2) Ensaios tribológicos esfera-disco plano também fossem realizados de forma a levantar os coeficientes de atrito para que, neste caso, fosse feito um confronto de especificação de óleos. Os ensaios de banco de provas foram feitos em diferentes condições: 1) utilizando um automóvel; 2) simulações numéricas (softwares comerciais) e 3) utilizando um banco para avaliação de eficiência de transmissões (dinamômetros e motores elétricos). Tanto os ensaios tribológicos (coeficiente de atrito) como testes de banco (avaliação da eficiência da transmissão) foram conduzidos em diferentes cenários de temperatura, relações de pressão de contato e velocidade comparadas com uma configuração de referência (características superficiais da engrenagem, contato na engrenagem e regimes de lubrificação). Os resultados obtidos permitiram associar o mapeamento do contato entre engrenagens e o regime de lubrificação com as eficiências obtida em banco de transmissões, softwares e ensaios tribológicos. Estes resultados indicam menores custos em desenvolvimentos e projetos de transmissões automotivas. / The greatest motivation of this thesis was the improving the efficiency of automotive transmissions. One of the aspects studied is how to establish a correlation between tribological test parameters based on the friction coefficient and lubrication regimes to the efficiency of an automotive transmission bench test. The efficiency of the transmission based on the contact established during the gearing for different coatings and lubricants. This correlation was based primarily using a stress map and the combination of sliding and rolling speeds applied on the surface contact between gear teeth. This mapping allows testing: 1) tribolological tests (roll on disc) combined with a device used to simulate contact conditions on friction coefficient, in which different conditions of slide to roll ratio (SRR) were obtained. Therefore the effect of carbon base coating and lubricants with different features could be tested. 2) tribological tests (ball on disc), in which friction coefficient was obtained for different lubricants to evaluate the behavior of them, probably related to additives. Transmission bench tests were also conducted, transmissions were tested:1) in automobiles; 2) using numerical simulation; 3) rig tests (dynamometers and electrical engines). Bench tests evaluated primarily the efficiency of the transmission. Tests (tribological and bench tests) in various scenarios of temperature, contact pressure ratio and speeds compared to the reference configuration (surface features of transmission gears, gear contact and regimes of lubrication) allowed the comparison between transmission efficiency, regimes the lubrication obtained during bench tests and tribological parameters, such as friction coefficient, and therefore, the results can help in selecting coatings and lubricants. These results indicate lower development and design costs in transmissions evaluation can be reached.
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Algebraic estimators with applications. / Estimadores algébricos com aplicações.

Guilherme Scabin Vicinansa 19 June 2018 (has links)
In this work we address the problem of friction compensation in a pneumatic control valve. It is proposed a nonlinear control law that uses algebraic estimators in its structure, in order to adapt the controller to the aging of the valve. For that purpose we estimate parameters related to the valve\'s Karnopp model, necessary to friction compensation, online. The estimators and the controller are validated through simulations. / Nessa pesquisa, estudamos o problema de compensação de atrito em válvulas pneumáticas. É proposta uma lei de controle não linear que tem estimadores algébricos em sua estrutura, para adaptar o controlador ao envelhecimento da válvula. Para isso, estimam-se os valores de parâmetros relacionados ao modelo de Karnopp da válvula, necessários à compensação do atrito, de maneira online. Os estimadores e o controlador são validados através de simulações.
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Modelagem e simulação de planta-piloto de vazão. / Modeling and simulation of a flow pilot plant.

Jorge Alejandro Alvarado Mora 26 November 2014 (has links)
Este trabalho dedica-se ao desenvolvimento de um modelo matemático de uma planta piloto de vazão tendo em conta as não linearidades mais significativas no sistema como perdas de carga nos instrumentos e o efeito de atrito nas válvulas de controle. Este efeito foi modelado com procedimentos que foram estudados previamente em outras pesquisas e que neste documento vão ser brevemente descritos. Para realizar a modelagem se usaram valores fornecidos pelos fabricantes dos instrumentos para o modelo ser o mais próximo da realidade. Foram realizados testes comparativos em estado transitório e estacionário para avaliar e validar o desempenho do modelo e propor futuras melhorias que podem ser realizadas no modelo e na planta. / This work will develop a mathematic model of a flow pilot plant taking into account the most significant non-linearities in the system as load loses in the instruments and the effect of friction in the control valves. This effect was modeled with procedures that were studied in other researches and they will be briefly described. The modeling work was done using the values supplied by the manufacturers for the model to be as close to reality. Comparative tests were performed, on transient and steady-state in order to evaluate and validate the performance of the model and propose future improvements that can be made in the model and the plant.
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Propriedades tribológicas do PEEK em ambiente lubrificado com óleo. / Tribological properties of peek in oil lubricated environment.

Thiago Fontoura de Andrade 02 December 2016 (has links)
As características tribológicas do poli-éter-éter-cetona (PEEK) contendo de 0% a 40% de fibra de carbono, sob deslizamento em ambiente lubrificado com óleo, foram estudadas para diferentes acabamentos superficiais da contrapeça. Os quatro acabamentos escolhidos, comumente usados na indústria automobilística, foram o torneamento, a retífica, o brunimento e o polimento. O sistema de teste usado foi o tri-pino-disco, com o pino em PEEK e a contrapeça em aço, sendo totalmente imersos no óleo ATF Dexron VI. Alguns parâmetros de teste foram mantidos constantes como a pressão aparente de 2 MPa, a velocidade linear de deslizamento de 2 m/s e a temperatura do óleo em 85°C. Analisou-se o efeito do tempo de deslizamento na taxa de desgaste e no atrito para o PEEK com 30% de fibra de carbono contra disco acabado por torneamento, estudou-se o efeito do acabamento do disco no atrito e desgaste do PEEK natural e do PEEK com 30% de fibra de carbono, avaliou-se o efeito da adição da fibra de carbono na taxa de desgaste e atrito em acabamento torneado e foi definido o regime de lubrificação para os acabamentos de polimento e torneamento para o PEEK natural e para os acabamentos de polimento, brunimento, retífica e torneamento para o PEEK com 30% de fibra de carbono nas condições de 2 MPa e 2 m/s. Constatou-se que o regime permanente de desgaste ocorreu a partir de 60 minutos após a estabilização da taxa de desgaste e coeficiente de atrito. O atrito e o desgaste do PEEK e seus compósitos se mostraram sensíveis ao acabamento da contrapeça, pois este foi o principal fator que definiu os regimes de lubrificação. Nas condições de teste supracitadas o polimento operou em regime hidrodinâmico, o torneamento e a retífica em regime limítrofe, e o brunimento em regime misto. Foi levantada a curva de Stribeck para o PEEK com 30% de fibra de carbono deslizando contra o disco com acabamento de brunimento para a faixa de pressão de 1 MPa a 14 MPa. Nestas condições foram observados os três principais regimes de lubrificação, tornando possível gerar um mapa que relaciona o regime de lubrificação com pressão, velocidade e coeficiente de atrito. / The sliding tribological properties of poly-ether-ether-ketone (PEEK) containing from 0 to 40% of carbon fiber were studied within oil lubricated environment for different surface finishing of the counterpart. Four different finishing processes commonly used in the automotive industry were chosen for this study: turning, grinding, honing and polishing. The test system used was three pin-on-disc with pins made of PEEK and counterpart made of steel, they were fully immersed in the Dexron VI ATF oil. Some test parameters were held constant as the apparent pressure of 2 MPa, the linear velocity of 2 m/s and the oil temperature at 85 °C. It was analyzed the effect of the sliding time on friction and wear of PEEK with 30% of carbon fiber on turning disk, studied the effect of disc finishing on friction and wear of natural PEEK and PEEK with 30% of carbon fiber, evaluated the effect of carbon fiber on wear rate and friction for turning counterbody finishing and the lubrication regime was for polishing and turning finishes for natural PEEK and polishing, honing, grinding and turning for PEEK with 30% of carbon fiber under 2 MPa and 2 m/s. It was found that steady state of wear occurred from 60 minutes of test after wear rate and friction coefficient stabilization. The friction and wear of PEEK and its composites were sensitive to the counterbody finishing; it was the main factor which defined the lubrication regimes. In the above test conditions polishing operated in hydrodynamic regime, turning and grinding on boundary condition and honing in mixed regime. The Stribeck curve was raised for PEEK with 30% carbon fiber by sliding against the honing finishing disk under 1 MPa to 14 MPa of apparent pressure range. Under these conditions the three main lubrication regimes were observed and it was possible to create a map that relates lubrication regime with pressure, speed and coefficient of friction.
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Efeito do cisalhamento em soluções de micelas gigantes / Shear effects in worm-like micelles solutions

Strauss, Darlene Luzia Felix, 1984- 06 May 2013 (has links)
Orientador: Edvaldo Sabadini / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-23T10:56:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Strauss_DarleneLuziaFelix_M.pdf: 3817957 bytes, checksum: 2557a153a7468c4a1f482e242b50bfea (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: É conhecido que surfactantes agregam-se através de interações hidrofóbicas, formando espontaneamente estruturas supramoleculares em solução aquosa. A formação destas macroestruturas pode alterar significativamente a viscoelasticidade da solução. Essas estruturas diferem dos polímeros por serem sistemas que estão num processo constante de quebra e recombinação numa escala finita de tempo que é dependente das propriedades físico-químicas dos sistemas. Foram estudados os efeitos do cisalhamento intenso de soluções aquosas de micelas gigantes formadas pela combinação de CTAB com salicilato de sódio em diferentes concentrações do co-soluto (NaSal). Os experimentos foram realizados em um reômetro, sendo que a estabilidade térmica das micelas gigantes foi avaliada usando a propriedade deste sistema supramolecular em produzir significativas reduções de atrito hidrodinâmico. Três temperaturas características foram observadas, T0, T1 e T2, que são atribuídas respectivamente à fusão de cadeias, ruptura dos pontos de fusão e quebra das micelas em menores fragmentos. A concentração de co-soluto afeta diretamente a estabilidade térmica das soluções, quanto maior a razão co-soluto/surfactante maior a temperatura de quebra das micelas (T2). Outro fator importante é a taxa de cisalhamento, pois até certo limite, quanto maior a taxa de cisalhamento maior a T2. Foi estudado também o comportamento de estruturas induzidas por cisalhamento (SIS), que é uma propriedade característica desses sistemas, utilizando o reômetro, em que se aplicou um cisalhamento intenso e depois se monitorou o comportamento de relaxação das estruturas formadas durante o cisalhamento. Para entender melhor este comportamento foi realizado um estudo cinético em função da temperatura para verificar a cinética de relaxação das mesmas às estruturas iniciais. A temperatura tem grande influência sobre a manutenção das estruturas induzidas por cisalhamento, pois quanto maior a temperatura aplicada ao sistema mais rápida e a volta à estrutura inicial. Assim, o Modelo de Arrhenius foi aplicado para determinar a energia de ativação de uma das etapas / Abstract: It is known that surfactants spontaneously self-assemble through hydrophobic interactions in aqueous solutions generating supramolecular structures. The formation of these macrostructures can modify significantly the solution viscoelasticity. These structures differ from polymers because these systems are in a constant break and recombination process in a limited time scale dependent of its physical-chemistry properties. The effects of intense shear on aqueous solution of wormlike micelles formed by CTAB and sodium salicylate combination in different co-solute (NaSal) concentrations were studied. The experiments were performed in a rheometer, where the thermal stability of worm-like micelles was evaluated applying drag reduction studies that is a particular property of this supramolecular system. Three characteristic temperatures are observed, T0, T1 e T2, that correspond respectively to the chains fusion, break of fusion points and micelles break into minor fragments. The co-solute concentration directly affects the solutions thermal stability, as higher the co-solute/surfactant ratio as higher the micelles break temperature (T2). Other important factor is the shear rate, until certain limit, the higher the shear rates the higher T2. The behavior of shear induced structures (SIS), that is a characteristic property of these systems, was also studied using the rheometer where an intense shear was applied and then the relaxation behavior of the formed structures was monitored under shear. For better understanding of this behavior, a kinetic study as a function of the temperature was accomplished to verify the relaxation kinetics of the SIS to the initial structures. The temperature has a critical influence under the maintenance of shear induced structures, because the higher the temperature applied at the system the faster the return to the initial structures. Thus, Arrhenius model was applied to determine the activation energy from one of the steps / Mestrado / Físico-Química / Mestra em Química
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Estudo da nanoestruturação de superfícies metálicas (aços) pelo bombardeamento iônico com xenônio / Study of metallic surfaces (steels) nanostructuration by xenon ion bombardment

Cucatti, Silvia Azevedo dos Santos, 1989- 23 August 2018 (has links)
Orientador: Fernando Alvarez / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-23T23:30:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cucatti_SilviaAzevedodosSantos_M.pdf: 4655575 bytes, checksum: a7bdbfd34373445d40dd8ae10065030e (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: A presente dissertação aborda a nanoestruturação de ligas metálicas de ferro a partir de bombardeamento iônico com Xe+ e seu efeito nas propriedades físicas de superfície, microestrutura, e na difusão de nitrogênio após nitretação à plasma pulsado. O atual interesse em modificação de superfícies surge da possibilidade de obtenção de novas propriedades físicas, mecânicas e tribológicas dos materiais. Particularmente, o bombardeamento iônico com gases nobres tem se mostrado um método importante para modificar a cinética de difusão de nitrogênio e a eficiência do processo, além das propriedades finais do material devido a criação de defeitos criados pelo impacto iônico tanto na superfície como, por efeito cascada, no volume. Sendo assim, estudar as mudanças geradas por bombardeamento iônico em ligas metálicas é fundamental tanto do ponto de vista tecnológico como dos fenômenos físicos básicos para um melhor entendimento da difusão de nitrogênio. Duas ligas metálicas de ferro foram investigadas: aço AISI 316L (alta liga) e AISI 4140 (baixa liga). A investigação da topografia das amostras estudadas após o bombardeamento mostrou que este procedimento induz a formação de padrões nanométricos dependentes da orientação cristalina da superfície e aumenta a rugosidade dos materiais analisados. Estudos de presença de microstrain realizados por difração de raios-X a baixo ângulo mostram que o bombardeamento gera defeitos na superfície e em volume por efeito cascada, em profundidades com ordens de magnitude maiores que a distância de frenamento dos íons Xe+. Verificou-se que a microestrutura e a dureza de seção transversal das ligas nitretadas são modificadas por bombardeamento iônico prévio ao procedimento de nitretação. Amostras pré-bombardeadas da liga AISI 4140 possuem agulhas de até alguns ?m de composts de nitretos enquanto tais compostos em amostras não sujeitas ao prébombardeamento são pequenos, granulares e descontínuos. Para a liga AISI 316L, foi observada uma camada de compostos única e compacta para amostras pré-bombardeadas, diferentemente da camada dupla, tipicamente encontrada em amostras sem tratamento prévio. Além disso, para esta liga, um perfil de dureza maior e mais suave foi encontrado para amostras pré-bombardeadas. Relacionamos as modificações da difusão de nitrogênio por bombardeamento iônico com o aumento do sticking factor do nitrogênio devido a múltiplas colisões resultantes da nanoestruturação e presença de canais extras de difusão / Abstract: This dissertation deals with the nanostructuration by low energy ion beam Xe+ (< 1keV) bombardment on the surface properties, microstructure and nitrogen diffusion after pulsed plasma nitridation of iron alloys. The current interest in surface modification arises from the possibility of obtaining new physical, mechanical and tribological properties of materials. In particular, noble gases ion bombardment is an important method for improve nitrogen diffusion modification, since the efficiency of the nitriding process and the material final properties are influenced by defects created by the ionic impact on both surface and bulk, the later by cascade collision effects. Therefore, the understanding of the modifications generated by ionic bombardment on metallic alloys is essential for better understanding nitrogen diffusion. Two type of alloys were investigated in this study: steels AISI 316L (high alloy) and AISI 4140 (low alloy). Investigations of the topography after bombardment showed that this procedure induces the formation of nanometric patterns within crystalline grains, increasing the roughness of the analyzed materials. Studies of the microstrain created by the ion bombardment by X-ray diffraction show that the bombardment generates bulk defects at distances orders of magnitude larger than the Xe+ ion stopping distance by cascade collisions. It was found that microstructure and cross-section hardness of nitrided alloys are modified by pre- ionic bombardment. Pre-bombarded AISI 4140 samples form long and needle-shaped nitrides compounds while the ones found in standard samples are small and discontinuous. For the AISI 316L alloy, differently from the double nitride layer normally found in nitrided standard samples, the pre-bombardment treatment leads to a single thick compact case, higher hardness and a smoother hardness gradient. We can correlate the nitrogen diffusion modifications by ionic bombardment with the increasing of the surface sticking factor and the presence of extra diffusion channels, due to the increasing roughness and defects in bulk after Xe+ bombardment, respectively / Mestrado / Física / Mestra em Física
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Estudo do efeito da redução de atrito hidrodinamico em soluções polimericas nas estruturas produzidas pelo impacto de gotas / Study of hydrodynamic drag reduction polymericsolutions based on the drop impact images

Alkschbirs, Melissa Inger 12 July 2004 (has links)
Orientadores: Edvaldo Sabadini, Marcelo G. de Oliveira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-04T14:22:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Alkschbirs_MelissaInger_D.pdf: 20703558 bytes, checksum: 093e76dc07818947b87478f9a799ad47 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: O efeito da redução de atrito hidrodinâmico em soluções poliméricas nas estruturas produzidas pelo impacto de gotas foi determinado por meio da análise de imagens obtidas utilizando uma câmera CCD e um programa de tratamento de imagens. O impacto de uma gota contra uma superficie líquida causa o fenômeno conhecido como splash, onde duas principais estruturas são formadas: a coroa e o jato Rayleigh. A altura máxima atingida pelo jato Rayleigh foi utilizada como parâmetro para determinar a redução de atrito hidrodinâmico, proporcionada pela presença de pequenas quantidades (ppm) de polímeros de elevada massa molar presentes em solução. A capacidade redutora de atrito hidrodinâmico do poli( óxido de etileno ), PEO, o mais eficiente agente redutor de atrito, foi estudada em função da qualidade do solvente, da temperatura, da concentração, da massa molar e da flexibilidade intrínsica da cadeia polimérica. As modificações decorrentes de alguns destes fatores sobre o raio de giração do polímero e, conseqüentemente sobre o tempo de relaxação e a viscosidade elongacional, são responsáveis pelas modificações morfológicas observadas no jato Rayleigh. Estudos temporais da evolução do splash também foram desenvolvidos, onde se procurou correlacionar a taxa de deformação do líquido com o tempo de relaxação da cadeia polimérica. O presente trabalho mostra, de forma inédita, que é possível utilizar o splash nos estudos sobre a redução de atrito hidrodinâmico / Abstract: The presence of very small amounts (ppm) of high-molecular weight polymers in a solution produces high levels of drag reduction in a turbulent flow. This phenomenon, termed as the Toms Effect, was studied using images of the impact of a small drop against shallows liquid surfaces, both liquids containing a drag reducer agent. After the impact a crown and a cavity are created and the collapse of these structures impels a liquid column, named as Rayleigh jet. This phenomenon is termed splash. The amplitude reached by the Rayleigh jet was used to estimate the energy of the drop stored in the liquid; therefore, the maximum height of the jet allow us to determine the percentage of drag reduction. The results were discussed in terms of different parameters such as polymer concentration, molecular weight in the poly(ethylene oxide), PEO, the most efficient drag reducer agent in aqueous system. The splash in aqueous polymeric solution is dominated by the elongational viscosity and therefore, the polymer relaxation time has an important role in the process. We consider that the main contribution of this work to the drag reduction field is the new approach proposed to investigate this old hydrodynamic phenomenon / Doutorado / Físico-Química / Doutor em Quimica
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[en] DRAG REDUCTION IN LAMINAR FLOW BY LUBRICATION OF GROOVED WALLS / [pt] REDUÇÃO DE ATRITO EM ESCOAMENTO LAMINAR POR LUBRIFICAÇÃO DE PAREDE COM RANHURAS

JULIO RAUL SIERRA VASQUEZ 04 March 2010 (has links)
[pt] Objetivo: Uma parte significativa das reservas mundiais de petróleo é encontrada na forma de óleos pesados. Estes óleos pesados possuem alta viscosidade de 100 - 10000 cP, que torna seu transporte altamente complexo e custoso. Vários métodos foram desenvolvidos para reduzir a perda de carga de escoamentos laminares de óleos de alta viscosidade. Entre os mais utilizados, pode-se citar o bombeio de um fluido de baixa viscosidade perto da parede do tubo com o óleo viscoso sendo transportado no centro, conhecido como core-annular flow. Neste trabalho, uma alternativa ao core-annular flow é estudada. O método é baseado na utilização de micro ranhuras da parede do duto preenchidas com um liquido de baixa viscosidade. Este método tem o potencial de evitar alguns dos problemas que ocorrem no uso de core-annular flow. A análise do efeito das diferentes propriedades dos fluidos, condições de operação, geometria das ranhuras na perda de carga do escoamento foi feita através de um estudo numérico e experimental. Resultados indicam as limitações e potencialidade do uso de micro ranhuras na reduçãode perda de carga de escoamento laminar. / [en] Objective: A significant portion of the world oil reserves is found in the form of heavy oil. These oils have a high values of viscosity around 100-10000 cP, that makes their transportation complex and expensive. Several methods have been developed to reduce the pressure drop in laminar flows of high viscosity oils. Among them is the solution of pumping a liquid of lower viscosity near the pipe wall with the high viscosity oil flowing in the center. This method is known as Core-annular flow. In this work, an alternative to core-annular flow is studied. The method is based on the use of micro grooves in the pipe wall filled with a liquid of smaller viscosity. This method has the potential to elude some problems that occur with the core-annular flow method. The analysis of the drag reduction effect as a function of different fluids properties, operational conditions and geometry of the grooved walls was made using a numerical and experimental approach. Results indicate the limitations and potential of using micro grooves for drag reduction in laminar flows of high viscosity fluids.
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[en] EXPERIMENTAL STUDY OF DRAG REDUCTION IN PIPE FLOW WITH POLYMER ADDITIVE / [pt] ESTUDO EXPERIMENTAL DA REDUÇÃO DE ATRITO EM ESCOAMENTOS EM DUTOS POR ADIÇÃO DE POLÍMERO

PATRICK PAQUELET PEREIRA 24 March 2010 (has links)
[pt] O presente trabalho descreve os experimentos realizados para estudar os efeitos da adição de polímeros sobre os perfis de velocidade de um escoamento turbulento desenvolvido. O objetivo é estudar os mecanismos de redução de arraste observando os efeitos causados nos perfis de velocidade e intensidade de turbulência utilizando a velocimetria por imagem de partículas (PIV) na sua forma estereoscópica como técnica experimental para medição do campo completo de velocidade tri-dimensional. Para a realização dos experimentos foi especialmente projetada e construída uma seção de testes que permitisse a realização de medidas de queda de pressão, além da medição de velocidades utilizando a técnica óptica SPIV. Conseguiu-se uma redução no atrito da ordem de 50% antes da degradação do polímero. Foi possível mostrar que o efeito da redução de arraste pela adição de polímeros depende diretamente do número de Reynolds do escoamento. Para Reynolds baixo (< 10(3)) não foi observada redução na perda de carga. No campo médio de velocidades foi observado um alargamento da camada de transição para o escoamento com a adição de polímeros, gerando um deslocamento do perfil de velocidades na região logarítmica. / [en] The present work is an experimental study of the characteristics of a drag reduced turbulent pipe flow. The main goal of the study is to measure the differences in the mean velocity and turbulence profiles between the Newtonian flow and the drag reduced flow using the stereoscopic particle image velocimetry (SPIV). It has been designed and built a loop test to perform the experiments. The loop test should allow the measurement of the pressure drop and the velocity field with the SPIV. It has been achieved a drag reduction of 50% before the polymer degradation. It was shown that drag reduction strongly depends on the Reynolds number. For low Reynolds number (< 10(3)) there was no drag reduction. In the mean velocity field it has been seen that the buffer layer is thickened, with causes an upward shift of the logarithmic profile for the drag reduced flow.
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Avaliação do fenômeno de Stick-Slip em materiais de fricção com utilização de um tribômetro

Franceschini, Joel January 2014 (has links)
Nos sistemas de freio automotivo, o principal componente que determina seu desempenho é o material de fricção, pois um bom material de fricção deve garantir estabilidade no atrito em diferentes condições de uso, além de possuir resistência à corrosão, longa vida útil, baixa taxa de desgaste, boa relação custo versus desempenho e baixo ruído. Desde que o conforto dos veículos tornou-se um fator importante para indicar sua qualidade, eliminar ou reduzir os ruídos e vibrações de seus componentes passou a ser uma vantagem competitiva no mercado automotivo, e, o problema de ruído nos sistemas de freios vem sendo um dos maiores causadores de reclamações de clientes nos últimos anos. O ruído de freio é na maioria das vezes o resultado de uma vibração auto excitada induzida pela fricção ou uma instabilidade dinâmica do sistema de freio. O processo de stick-slip é um típico exemplo de oscilação induzida por atrito, observada em baixas velocidades de deslizamento e geralmente resulta em vibrações, que geram ruídos graves e rangidos. Com o objetivo de verificar a viabilidade da utilização das medições de vibração durante a ocorrência do fenômeno do stick-slip para a caracterização de materiais de fricção utilizando um tribômetro, foram preparados seis materiais de fricção produzidos pela empresa Fras-le, fabricante de materiais de fricção para freios automotivos. Os ensaios foram realizados no Laboratório de Tribologia (Latrib) da Escola de Engenharia da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS). No tribômetro utilizado nos ensaios foi instalado um acelerômetro sobre o suporte onde é fixada a pastilha do material de fricção a ser ensaiado. Vários ensaios foram realizados, cada um sob ação de força normal e velocidade de giro do disco constantes. Os resultados dos ensaios demonstraram que o tribômetro apresenta excelente desempenho para caracterização de materiais de fricção, possibilitando o desenvolvimento de novos materiais a partir de ensaios realizados neste equipamento. A avaliação da resposta da aceleração da vibração obtida nos ensaios demonstrou que a resposta da vibração é dependente dos diversos parâmetros medidos, como deslocamento, velocidade e variação de torque, e para melhor prever a propensão de um determinado material em apresentar vibração de stick-slip deve-se levar em consideração, além da variação de torque, o torque máximo de cada ciclo de stick-slip. Além disso, o uso do acelerômetro para avaliação de ensaios de stick-slip mostrou-se viável e seu uso deve ser estimulado em trabalhos futuros. / In automotive brake systems, the main component that determines their performance is the friction material, because good friction material must ensure stability in friction under different conditions of use, as well as corrosion resistance, long life, low wear rate, good relation between cost and performance, and low noise. Since the comfort of vehicles has become important factor to indicate its quality, eliminate or reduce the noise and vibration of its components has become a competitive advantage in the automotive market, and the problem of noise in brake systems has been a cause of customer complaints in recent years. The brake noise is most often the result of a self-excited vibration induced friction or dynamic instability of the brake system. The stick-slip phenomenon is a typical example of oscillation induced by friction observed at low sliding speeds and generally results in vibrations which generate noise. In order to check the feasibility of using vibration measurements during the occurrence of the stick-slip phenomenon in the characterization of friction materials using a tribometer, were prepared six friction materials produced by the company Fras-le, manufacturer of friction materials for automotive brake. The tests were performed in the Laboratory of Tribology (Latrib) of the School of Engineering at Federal University of Rio Grande do Sul (UFRGS). In tribometer used for testing an accelerometer was installed on the support of the pad of friction material to be tested. Several tests were conducted, each under constant normal force and speed of rotation of the disk. The test results showed that the tribometer shows excellent performance for characterization of friction materials, enabling the development of new materials from tests performed on this equipment. The evaluation of the response of vibration acceleration obtained in the tests demonstrated that the response of vibration is dependent on various measured parameters, such as displacement, velocity and torque variation, and to better predict the propensity of a material to present vibration stickslip must take into account both the variation of torque and the maximum torque of each cycle of stick-slip. Furthermore, the use of accelerometer for assessing stick-slip tests was viable and its use should be encouraged in future work.

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