Descargas de arco deslizante geram plasmas em pressão atmosférica que podem operar em três regimes diferentes: térmico, não-térmico ou transitório. No regime transitório a descarga inicialmente forma um arco térmico que durante sua evolução sofre uma transição para o regime não-térmico. Esta transição permite obter alta densidade eletrônica e seletividade química, tornando este tipo de descarga interessante para aplicações em processos químicos em fase gasosa a pressão atmosférica. No presente trabalho é realizada a caracterização de um sistema gerador de descargas de arco deslizante em vórtice com o objetivo de compreender melhor os fenômenos básicos deste tipo de reator, em especial, a influência que o fluxo de gás exerce sobre os parâmetros elétricos e o efeito da vazão e da corrente nos processos químicos ocorridos no meio reativo. A caracterização foi feita utilizando ar atmosférico, gás natural e mistura de ambos os gases. As análises foram feitas através de medidas elétricas, espectroscopia óptica e espectrometria de massas. Os experimentos com ar foram realizados variando a vazão mássica entre 0,6 e 3,6 g/s e a corrente da descarga de 76 a 583 mA e, para gás natural, na faixa de 0,4 a 0,7 g/s e 80 a 992 mA. Os experimentos com mistura de gases foram realizados com vazão total de 2,0 g/s variando a razão de equivalência de 0,9 a 11,3 com correntes entre 50 e 392 mA e com vazão total de 1,0 g/s com razão de equivalência fixa em 1,9, variando a corrente de 100 mA a 960 mA. Os resultados mostram que a tensão de ruptura cresce fortemente com o aumento da vazão de gás, ao mesmo tempo em que há um pequeno decréscimo da corrente. A freqüência da descarga, por sua vez, é função tanto da tensão de ruptura quanto da vazão. Observa-se que a reatividade do meio cresce com o aumento da corrente, elevando a produção de NO na descarga em ar e a conversão de gás natural nos experimentos com gás natural puro e com mistura de gases. A redução da vazão total pela metade nos experimentos com mistura dobra a conversão de gás natural, mostrando a importância do tempo de residência no processo.

Este trabalho apresenta um estudo experimental sobre a influência do campo acústico na emissão de radicais instáveis e no perfil de velocidade de uma chama difusiva de GLP (Gás Liquefeito de Petróleo). Para tanto, foram empregadas as técnicas de espectroscopia de emissão e Velocimetria por Imagem de Partículas (PIV). Para determinadas combinações de freqüência e amplitude, a chama teve sua superfície diminuída, houve o desenvolvimento de uma região azul e a redução da altura da chama, todos indicadores de uma melhor mistura combustível-ar. Os dados espectroscópicos mostraram que os maiores sinais de emissão dos radicais, CH$^{*}$ e C$_{2}^{*}$, estavam associados à zona azul da chama e às maiores amplitudes da pressão acústica impostas ao jato de combustível. Os experimentos com PIV mostraram que o jato é modulado pelas condições de excitação acústica. No momento em que o jato era expandido, verificou-se a intensificação das instabilidades na interface jato-ar, as quais apresentaram-se como vórtices de grande escala. No momento de compressão, esses vórtices de grande escala eram "quebrados", resultando em vórtices de pequena escala no interior do jato, os quais intensificam a taxa de mistura entre combustível-ar.

Este trabalho teve por objetivo apresentar um estudo de comparativo entre dois tipos de contaminantes tipo poeiras denominado padrão (ISO Coarse e ISO Fine) e um tipo de poeira coletado de uma fazenda de cana-de-açúcar da região de Ribeirão Preto do estado de São Paulo. Os resultados da caracterização dos três tipos de poeira, ISO Coarse, ISO Fine e Ribeirão foram apresentados através dos ensaios: FT- IR, Raio-X, MEV/EDS, Filtração e posterior análise da porosidade, através dos métodos indiretos e diretos. Um filtro do ar tipo plano, de papel celulose, para aplicação em motores de combustão interna da linha automotiva leve foi utilizado para os ensaios. Nos ensaios de filtração foram determinados os parâmetros de restrição, eficiência e a capacidade de retenção de poeira. Pelo resultado apresentado no ensaio de capacidade de retenção das amostras de poeira ISO Fine e Ribeirão, conduziu para que o estudo da porosidade fosse realizado somente para esses dois tipos de poeira. A porosidade foi analisada pelo método direto e indireto. O método direto consistiu na análise de imagens obtida por microscópio eletrônico de varredura (MEV), da seção transversal da torta de filtração, através de um programa de imagem. A porosidade pelo método indireto foi resultante da aplicação de equações empíricas da literatura adaptadas para tortas de filtração. Os resultados experimentais apresentaram que a poeira de Ribeirão é mais próxima das características da poeira ISO Fine do que a da ISO Coarse.

Este trabalho apresenta um metodo para estudar a viabilidadede sistemas propulsivos a propelentes liquidos em termos da capacidade de satelizacao do veiculo. Foram desenvolvidos modelos dedesempenho de motores de ciclo gerador de gas e propelentes LH2/LO2,de massas (metodo analitico-estatistico) de motores e estagios e de trajetoria subotima (metodo da parametrizacao da funcao de controle)de veiculos lancadores. Sao estudados a influencia da razao da mistura e pressao na camara de combustao do motor Vulcain na capacidade de satelizacao do Ariane 5P.

This work consists in a numerical simulation of a spray jet: a two-phase flow composed by a gaseous and a liquid phase. The gaseous phase is treated as a continuous medium, and the liquid phase is treated as a dispersed phase. An asymptotic approximation of zero Mach number was applied to the gaseous phase in order to account for density variations due to temperature gradients without dealing with extra complexities of the fully compressible flow formulation. The effects of turbulence on the gas flow were modeled using the concept of turbulent viscosity determined by a system of two partial differential equations, the so called k-epsilon model. The liquid dispersed phase was modeled as point-particles, to whom thermodynamic properties and 0-d models for momentum, heat and mass transfers were assigned. The gaseous phase was discretized and numerically solved using the finite volume method. The numerical results were compared to measurements and a reasonable prediction was found. It was verified, though, underestimations of droplet velocity and evaporation rate.

O mecanismo da combustão do hidrogênio foi o primeiro a ser estudado e ainda são realizados estudos visando aumento no número de reações elementares para melhor aproximação de um modelo mais realista, determinação e padronização de parâmetros físico-químicos de cada espécie ou adição de mais etapas no mecanismo reacional. O objetivo do presente trabalho foi estudar de forma sistemática o mecanismo de decomposição térmica do hidrogênio, por meio de simulação computacional. Foram levados em conta todos os parâmetros cinéticos e termodinâmicos para a realização destas simulações. Por meio de métodos de química quântica molecular, foram determinados os parâmetros cinéticos e termodinâmicos das reações elementares do mecanismo de combustão do hidrogênio. Estes resultados foram comparados com os obtidos experimentalmente por meio de simulação de queima em um reator em regime transiente. Notou-se que mudanças no valor absoluto da energia de ativação acarretaram variações significativas no comportamento global da simulação do material. Para melhor estudar o processo de queima, a evolução das reações ao longo do tempo foi detalhadamente analisada, assim como o processo de ignição do sistema; foi também realizada uma simulação bidimensional de combustão do H2 em um combustor padrão, obtendo-se assim perfis de velocidades de escoamento, temperatura, pressão e frações molares internamente à câmara.

Neste trabalho foi investigada a presença de fuligem em chamas difusivas de diesel e misturas diesel/biodiesel para avaliar os efeitos da adição de biodiesel na mistura em relação à formação de fuligem. As misturas utilizadas continham 5%, 10%, 20% e 50% de biodiesel misturados em diesel. Para a detecção da fuligem foi utilizada a técnica de incandescência induzida por laser (LII). Os experimentos foram realizados com um laser de Nd:YAG operando em dois diferentes comprimentos de onda: 1064 nm, o qual excita apenas a fuligem; 532 nm que excita a fuligem e os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPA';s). A diferença entre a intensidade de sinal obtida com os dois comprimentos de onda de indica quantidade de HPA';s na superfície da fuligem. Os resultados mostraram que a presença de fuligem na chama diminui com o aumento da quantidade de biodiesel na mistura. A comparação entre as medidas feitas com comprimentos de onda do laser em 1064 nm e 532 nm mostraram que a fluorescência dos HPA';s contribui de forma considerável para o sinal obtido com o laser em 532 nm, confirmando uma presença significativa de HPA';s na superfície da fuligem.

O presente estudo apresenta uma metodologia de análise do sistema de resfriamento de um motor foguete a propelente líquido e os resultados de uma investigação de um método de resfriamento largamente utilizado em câmaras de combustão, denominado filme de resfriamento ou film cooling, aplicado a um motor de 75 kN de empuxo que utiliza como propelentes oxigênio líquido e querosene. Partindo de um motor cujo filme de resfriamento é formado através da aspersão de combustível dos injetores posicionados na periferia do sistema de injeção, foram analisados experimentalmente dois casos: o primeiro assume que 50% do líquido aspergido pelos injetores periféricos participa da formação do filme de resfriamento; o segundo considera o filme formado apenas pelo líquido que escoa pela parede interna da câmara de combustão. Com a análise dos resultados obtidos de ensaios a frio utilizando o sistema de injeção de um motor modelo em desenvolvimento no IAE (motor L15) realizou-se a validação dos dados teóricos provenientes de cálculos e recomendações fornecidas por especialistas do Moscow Aviation Institute - MAI e também o refinamento dos valores para a aplicação nos motores em desenvolvimento do IAE. O parâmetro utilizado para validação e refinamento dos dados teóricos foi a penetração do filme de resfriamento, pois esse parâmetro é de suma importância para que se obtenha uma proteção térmica eficiente internamente à câmara de combustão. Os ensaios a frio confirmaram uma penetração suficiente do filme de resfriamento para o comprimento da câmara de combustão do motor estudado.

Neste trabalho são apresentados estudos acerca de defeitos tipo porosidade encontrados em grão propelente de motor foguete e sua possível influência no comportamento da queima deste motor. Discute alguns dos principais tipos de defeitos que podem ser encontrados e as inspeções e ensaios que são realizados para detectá-los e dimensioná-los. Também descreve alguns tipos e formas com que esses defeitos podem se apresentar e, com base em suas características geométricas, propõe uma classificação para análise e modelagem da evolução de queima. Finalmente, é feita uma avaliação do estado de tensão do grão propelente de um motor S-30, para situações de operação, quando o motor apresenta falhas, e os resultados são comparados com aqueles do motor íntegro. Este estudo pode ser generalizado para outros motores.

O presente trabalho apresenta uma investigação experimental sobre o enriquecimento do ar em uma câmara de combustão projetada para incineração de resíduos aquosos. Diesel e gás liquefeito de petróleo (GLP) foram utilizados independentemente como combustível auxiliar. Um aumento de 85% na taxa de incineração foi obtida para 50% de O2 no gás oxidante, em comparação com a incineração com ar. A taxa de incineração continuou aumentando para níveis de enriquecimento acima de 50%, contudo em um passo menor. Para combustão com oxi-chama (100% O2), o aumento da taxa de incineração foi em torno de 110% em comparação com a condição inicial e cerca de 13,5% em relação à condição de 50% de O2. A concentração de CO medida próxima a frente de chama diminui drasticamente com o aumento da quantidade de O2 no oxidante. Na saída da câmara, a concentração de CO foi sempre próxima à zero, indicando que o tempo de residência foi suficiente para completa oxidação do combustível em qualquer condição de ensaio. Para o diesel, o NOx foi inteiramente formado na região primária da câmara de combustão. Para esse combustível, há um tênue aumento na concentração de NOx até 35% de O2, acima deste valor a concentração aumenta acentuadamente. Partindo de 60p.p.m, em operação com ar, a concentração de NOx atinge 200 p.p.m em 35% de O2, e então 2900 p.p.m em 74% de O2. O último corresponde a 6 vezes mais NOx, em termos da razão da massa de NO2/massa de resíduo, comparada com a combustão com ar. Para o GLP, a concentração de NOx atinge 4200 p.p.m em 80% de O2, correspondendo a 9 vezes mais do que a operação com ar, também em termos da razão massa de NO2/massa de resíduo. Resultados de diferentes técnicas usadas para controlar o NOx durante o enriquecimento do ar também foram discutidas.