Orientador: Auteliano Antunes dos Santos Júnior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-16T12:18:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Minucci_FredericoRodrigues_M.pdf: 2447535 bytes, checksum: 1f8099b913d0c77861627fd93867cfb4 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: O virabrequim é um dos principais componentes do motor de combustão interna e sua função é, em conjunto com a biela, transformar o movimento de translação do pistão em movimento de rotação. Como sofrem carregamentos cíclicos durante toda sua vida útil, o principal tipo de falha de um virabrequim é por fadiga. Porém, por estarem sujeitos a carregamentos complexos, tensões multiaxiais são geradas resultando no problema da fadiga multiaxial. Nos últimos anos, diversos métodos que tratam desse problema foram apresentados, porém, até hoje, nenhuma abordagem foi universalmente aceita. Este trabalho apresenta a avaliação da vida de dois virabrequins fornecidos pela empresa Thyssen Krupp Metalúrgica Campo Limpo Ltda quanto à falha por fadiga utilizando os critérios de fadiga multiaxial para elevado número de ciclos de Matake, McDiarmid e DangVan, baseados nos planos críticos, e os critérios de Sines, Crossland e Kakuno-kawada, baseados nos invariantes de tensão. Ao longo do trabalho, é descrita a cinemática e a dinâmica do movimento de um virabrequim bem como uma forma adequada de tratamento para a vibração torcional. Com base nos esforços, é feita a análise de tensões através do método de superposição de esforços unitários. Os resultados das tensões são utilizados como entradas em um algoritmo especialmente desenvolvido para os critérios de fadiga citados. As análises feitas mostram que os projetos analisados são seguros quando avaliados utilizando tais critérios / Abstract : The crankshaft is one of the most important components of the internal combustion engine and its function is, with the rods, transforming the linear movement of the piston into rotation. As it is under cyclic loading during all of his life, the main type of failure in these components is due to fatigue. However, as they are subject to complex loads, multiaxial stresses arise, which results in the problem of multiaxial fatigue. Recently, several approaches to this problem were proposed but until now, there is no universally accepted approach. This work evaluates the life of two designs of crankshafts provided by Thyssen Krupp Metalúrgica Campo Limpo Ltda with respect to the fatigue failure using the multiaxial high-cycle fatigue criteria of Matake, McDiarmid and Dang Van, based on critical planes, and Sines, Crossland and Kakuno-Kawada, which are based on the stress invariants. Throughout the work it is described the kinematics and the dynamics of the cranckshaft movement and an appropriate form of treatment for the torsional vibration. Based on the loads, a stress analysis is performed using the finite elements method and the superposition principle. The resulting stresses are used as inputs in a specially developed algorithm to evaluate the fatigue criteria cited. These analyses show that the designs are safe when they are evaluated using such criteria / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientadores: Denilson Boschiero do Espirito Santo, Jorge Isaias Llagostera Beltran / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-16T21:06:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FloresArteaga_JohnathanAnthony_M.pdf: 7822119 bytes, checksum: 01186d0adc1c930e06ebf80d8d39fb47 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Dentre as alternativas de geração de energia, os sistemas de cogeração provaram ser uma boa opção para a produção de energia distribuída em locais de carga elétrica e térmica coincidente. Estas demandas podem variar numa ampla faixa, o que faz com que os sistemas de cogeração atinjam alto fator de utilização de energia (FUE) em horas de coincidência de alta demanda e baixo FUE em horas de baixa demanda. As demandas de energia local podem variar de acordo com a hora do dia, nível de atividade e condição climática, sendo estas comparadas com a energia da máquina térmica para avaliar as diferentes opções de capacidade e de configurações do sistema de cogeração. A simulação de sistemas térmicos é uma ferramenta poderosa para o desenvolvimento de projetos e análises adequadas de usinas de energia, ajudando os projetistas a avaliar várias possibilidades e, assim, tentar tornar técnica e economicamente viável os sistemas de cogeração. Este estudo apresenta a avaliação de um sistema de cogeração com um motor de combustão interna a gás natural utilizando as demandas gerais do HC-UNICAMP. Programas computacionais são utilizados para a avaliação do sistema de cogeração, onde parâmetros e relações termodinâmicas são estabelecidos para uma condição de projeto e de operação anual. A performance do sistema de cogeração para um ano de operação é analisada através de oito conjuntos de perfis de demanda, classificados nas quatro estações do ano e, nestas, em dias úteis e dias não úteis. A análise de energia do sistema de cogeração permite visualizar a economia de energia que se pode obter com esta tecnologia, enquanto a análise exergética dos componentes do sistema identifica em forma qualitativa e quantitativa que componente pode ser otimizado para melhorar o desempenho do sistema de cogeração / Abstract: Among the alternatives of power generation, the cogeneration system proved to be a good option for distributed power production in sites of coincident electrical and thermal loads. These can vary in a large range making cogeneration systems achieve high-energy utilization factor (EUF) at hours of coincident high demands and low EUF at hours of small coincident demands. The site energy demands may vary with the hour of the day, level of activity and weather conditions, being compared with the energy of the prime mover to evaluate the different options for capacity and configuration of the cogeneration system. The simulation of thermal systems is a powerful tool for the development of suitable projects and analysis of power plants, helping designers to evaluate various possibilities trying to turn technically and economically feasible the cogeneration system. This study presents the evaluation of a cogeneration system with an internal combustion engine powered by natural gas, using the general demands of the HC-UNICAMP. Computational programs are used for the evaluation of the cogeneration system, where thermodynamic parameters and relations are established for conditions of project and annual operation. The performance of the cogeneration system for one-year of operation is analyzed using eight demand profile sets, classified in the four weather seasons and in weekdays and weekends. The energy analysis visualizes the energy savings that can be achieved with this technology, while the exergy analysis of the components identifies qualitative and quantitative, which component could be optimized to improve the performance of the cogeneration system / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:26:15Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:06:48Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Os estudos sobre as análises de cabelos humanos têm sido assunto de contínuo interesse por se tratar de uma importante ferramenta para a avaliação de níveis de elementos traço no corpo humano. O interesse por este tecido é para o uso na monitoração de exposição ambiental ou ocupacional, para identificação da intoxicação e/ou envenenamento por metais tóxicos, na avaliação do estado nutricional, na diagnose e prevenção de doenças e nas ciências forenses. Há inúmeras vantagens na análise de cabelos quando comparados com as de outros tecidos ou fluidos biológicos, tais como sangue, urina, saliva e órgãos. Entretanto há controvérsias sobre o uso das análises de cabelos em razão da dificuldade em estabelecer os valores confiáveis de referência para as suas concentrações de elementos traço. O objetivo deste estudo foi avaliar os fatores que afetam nas concentrações de elementos em cabelos humanos e determinar os elementos em cabelos de uma população de indivíduos considerados saudáveis e residentes na área metropolitana de São Paulo, utilizando o método de análise por ativação com nêutrons (NAA). As amostras de cabelo coletadas da região occipital da cabeça foram cortadas em pequenos fragmentos, lavadas e secas para análise. As alíquotas de amostras de cabelo, juntamente com padrões sintéticos de elementos foram irradiados por 16 h sob fluxo de nêutrons térmicos de cerca de 5 x 1012 n cm-2 s-1 do reator nuclear IEA-R1 para a determinação de As, Br, Ca, Co. Cr, Cs, Cu, Fe, K, La, Na, Sb, Sc, Se e Zn. As radiações gama das amostras e dos padrões irradiados foram medidas em um espectrômetro de raios gama acoplado a um detector de Ge hiperpuro. Para avaliar a qualidade dos resultados com relação à exatidão e precisão foram analisados os materiais de referência certificados IAEA- 85 Human Hair e INCT-TL-1 Tea Leaves cujos resultados obtidos apresentaram, para a maioria dos elementos, boa concordância com os valores dos certificados (porcentagens de erros relativos inferiores a 10%) e boa precisão (coeficientes de variação inferiores a 13,6% ). As análises de uma amostra de cabelo em réplicas indicaram uma boa reprodutibilidade dos resultados, indicando a homogeneidade da amostra preparada. Os resultados das análises de cabelo com e sem tintura indicaram que a tintura afeta nos teores de elementos no cabelo em virtude da adsorção ou dessorção do elemento. As análises de cabelos de diferentes regiões da cabeça indicaram diferenças significativas para os elementos Fe, Sc, Se e Cr. Análises de cabelos de indivíduos residentes na área metropolitana de São Paulo indicaram que as concentrações de elementos nos cabelos dependem da idade, sexo e cor natural dos cabelos. Os resultados das análises de cabelos desta população mostraram que as médias das concentrações de elementos obtidas estão dentro da faixa de valores da literatura. / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Orientador: Paulo Roberto Gardel Kurka / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-11T04:00:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mello_ClaudioCoelhode_M.pdf: 11766357 bytes, checksum: 5f2659f4a4238bfbfaa4dd0e10c50790 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: This study evaluates the existing technology of converting the various residues in oil refineries and compares with the new technology of that the Grupo Combustíveis Alternativos (GCA), in conjunction with Petrobras and CENPES would apply to the conversion of the residue of the Vacuum distillation. Also studied is one of the components of the reactor Fast Pyrolysis developed in the GCA during phase two of Presat. This component is the injector and its study helps improve the reactor built for stage three from Presat. For the study were assembled two spout equipment, the first directed to study the behavior of the flow of droplets inside the reactor and the second for the purpose of measuring the distribution of droplets generated by the size of the nozzle / Abstract: This study evaluates the existing technology of converting the various residues in oil refineries and compares with the new technology of that the Grupo Combustíveis Alternativos (GCA), in conjunction with Petrobras and CENPES would apply to the conversion of the residue of the Vacuum distillation. Also studied is one of the components of the reactor Fast Pyrolysis developed in the GCA during phase two of Presat. This component is the injector and its study helps improve the reactor built for stage three from Presat. For the study were assembled two spout equipment, the first directed to study the behavior of the flow of droplets inside the reactor and the second for the purpose of measuring the distribution of droplets generated by the size of the nozzle / Mestrado / Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

O sistema tribológico anel/cilindro é considerado de elevada complexidade. Condições de regime de lubrificação limítrofe, mista e hidrodinâmica se intercalam devido às cargas alternadas e velocidades variáveis do sistema. As elevadas temperaturas envolvidas e a presença de substâncias corrosivas e de outros contaminantes também contribuem para a ocorrência de diferentes intensidades e mecanismos de desgaste ao longo do cilindro. Apesar dos significativos avanços na avaliação do desgaste em cilindros de motores, algumas questões permanecem em aberto, tais como: Quais são os principais causadores do desgaste por abrasão em motores flex-fuel? Quais são os principais mecanismos de endurecimento atuantes em cilindros de motores flex-fuel? É possível que o ponto morto superior (PMS) não seja a região do cilindro com maior desgaste? É possível estimar o desgaste de cilindros de motores considerando apenas alterações topográficas em nível de rugosidade? O folded metal pode afetar significativamente o desgaste de cilindros de motores? Como este defeito é formado? Estas e outras perguntas são respondidas ao longo deste trabalho. Para tanto, o presente trabalho avalia o desgaste em cilindros de motores de combustão interna por meio de duas vertentes, sendo elas: o mapeamento de modos e mecanismos de desgaste e a quantificação do desgaste via perda volumétrica. Além disso, são investigadas eventuais causas de intensificação do desgaste e possíveis modos de minimização do desgaste. Os efeitos das alterações topográficas decorrentes do desgaste no desempenho do motor também são analisados. O método da perfilometria óptica foi utilizado nas análises de quantificação do desgaste com o propósito de avaliar a perda volumétrica de material em diferentes regiões do cilindro. Para tanto, dez diferentes métodos para estimativa de desgaste foram propostos. Embora a maior parte dos trabalhos publicados utilize os vales como altura de referência para comparação entre superfícies antes e após o desgaste, o presente trabalho mostrou que melhores resultados para estimativa de desgaste de cilindros com acabamento do tipo plateau honing podem ser obtidos utilizando-se a altura correspondente ao Smr2 como referência absoluta. Contudo, a mesma altura de referência não apresentou resultados satisfatórios na quantificação de desgaste em cilindros com acabamento do tipo standard honing. Deste modo, constatou-se que a escolha do melhor método para estimativa do desgaste via perda volumétrica é altamente dependente do acabamento do cilindro. Verificou-se também no trabalho que os principais mecanismos de desgaste atuantes nos cilindros do motor flex-fuel são desgaste por abrasão e por reações triboquímicas, com participação menos expressiva de desgaste por fadiga de contato e por adesão. Neste mesmo motor, verificou-se também que o desgaste por abrasão ocorreu principalmente devido à ação abrasiva de debris e/ou pela interação direta entre anel e cilindro, sendo que os produtos de combustão tiveram menor importância. Contudo, fatores como mau funcionamento do motor ou acabamento do cilindro podem afetar na contribuição da ação de resíduos do processo de combustão sobre o desgaste abrasivo total do cilindro. Verificou-se que o desgaste de cilindros de motores ocorre preferencialmente nas bordas dos sulcos de brunimento, de modo que a redução da quantia de folded metal pode contribuir significativamente para a redução do desgaste. Estudou-se também o efeito dual da grafita: como lubrificante sólido (o que contribui para a diminuição de atrito e desgaste do cilindro) e como concentradora de tensões (o que contribui para o aumento do desgaste). Além disso, verificou-se que grafitas também podem contribuir para o surgimento do defeito folded metal. Assim, sugere-se que a morfologia da grafita pode ser alterada de modo a se obter não apenas um material com maior resistência à fadiga, mas também uma superfície com menos defeitos superficiais e, consequentemente, com menor propensão ao desgaste. Constatou-se também que o tipo de óxido formado na superfície do cilindro pode afetar consideravelmente sua taxa de desgaste e, portanto, dependendo da composição do cilindro e das condições operacionais do motor, é possível que o PMS não seja a região do cilindro com desgaste mais acentuado. O trabalho também mostrou que os mecanismos de endurecimento atuantes em cilindros de motores flex-fuel são decorrentes de recristalização com refino de grão e encruamento. Finalmente, verificou-se por meio de simulações computacionais que o alisamento da topografia do cilindro (resultante do processo de desgaste) tende a aumentar o coeficiente de atrito na região de meio de curso do pistão e a diminuí-lo nos pontos de reversão. / The tribological system piston ring/cylinder bore is considered to be of high complexity. Due to the presence of alternate loads and variable speeds, boundary, mixed and hydrodynamic lubrication regimes occur at each stroke of the engine. High temperature and corrosive substances also contribute to the occurrence of different wear intensities and mechanisms in cylinder bores. Despite significant advances in the wear assessment of cylinder bores, some issues still remain, like: What are the main causes of abrasion in cylinder bores from flex-fuel engines? What are the main strengthening mechanisms in cylinder bores from flex-fuel engines? Is it possible that the top dead center (TDC) of the engine is not the region with highest wear? Is it possible to estimate wear of cylinder bores considering just topographic changes in roughness level? Can folded metal significantly affect the amount of wear in cylinder bores? How is this defect generated? These and other questions will be answered in this work. Therefore, the present work is focused on the analysis of wear in cylinder bores based upon two different approaches: the assessment of wear modes and mechanisms and the quantification of wear volume losses. Also, possible causes of wear intensification and possible ways of minimizing wear in cylinder bores will be investigated. The effects of topographic changes due to wear in engine performance will also be analyzed. The method of optical profilometry was used in the wear quantification of cylinder bores to assess wear volume losses in different regions of the cylinder. Therefore, ten different methods for wear estimation were proposed. Although most publications consider valleys as the reference height for comparison between surfaces before and after wear, the present work has shown that better results for wear estimation of plateau honed cylinder bores can be obtained by using the height corresponding to the Smr2 as absolute reference. However, the same reference height did not present satisfactory results in the wear quantification of cylinder bores honed with a standard honing. Therefore, this work has shown that the choice of the best method for wear estimation based on wear volume losses is highly dependent upon the cylinder bore surface finish. In this work, it was also verified that the main wear mechanisms in cylinder bores from flex-fuel engines are abrasion and tribochemical reaction, with less significant contribution of fatigue and adhesive wear. In the same engine, it was verified that abrasive wear was more affected by wear debris and/or by two body abrasion than from combustion products. However, some factors, like engine malfunction or cylinder bore surface finish can affect the contribution of residues from the combustion process in the total abrasive wear of the cylinder. It was also verified that wear occurs preferentially at the edges of honing grooves, so that the reduction in the amount of folded metal can significantly contribute to the wear reduction in cylinder bores. The dual effect of graphite was also studied: as solid lubricant (which contributes to decrease friction and wear) and as stress concentrator (which contributes to increase wear). Also, it was verified that graphite can contribute to the occurrence of folded metal. Therefore, it is suggested that graphite morphology can be changed in order to obtain not only higher fatigue life, but also a cylinder finish with lower amount of honing defects and, therefore, less prone to wear. The present work has also verified that the oxide composition in the cylinder surface can considerably affect its wear rate and, therefore, depending on cylinder chemical composition and engine operating conditions, it is possible that the TDC is not the region of the cylinder with the highest wear rates. It was also noticed that the strengthening mechanisms in cylinder bores from flex-fuel engines are resulting from recrystallization with grain refinement and strain hardening. Finally, it was verified by computational simulations that the surface smoothing of the cylinder (from engine wear) tends to increase the coefficient of friction (COF) in the middle region on the cylinder and to decrease it in top and bottom dead centers.

Responsible for one in eight tonnes of national CO₂ emissions, the passenger car sector is pivotal to delivering on UK climate change commitments to avoiding warming of more than 2°C. This thesis provides a clear and quantitative framing of emissions reduction at the sectoral level, by disaggregating global cumulative emissions budgets and pathways associated with a range of probabilities of exceeding 2°C. The relatively low level of abatement currently planned for the UK car sector, it is argued, needs to be significantly increased for the following reasons: (i) a scientific basis in cumulative emissions for sectoral mitigation makes carbon budgets, rather than end point targets (e.g. 2050), of the first importance; (ii) the currently high probability (63%) of exceeding 2°C underpinning the current UK carbon budgets is inconsistent with the UK government’s commitment to avoiding ‘dangerous climate change’; (iii) short-term emissions growth in industrialising countries considerably reduces remaining emissions space for industrialised countries; (iv) very limited scope exists for any large sector to cut emissions by less than the national mean rate of decarbonisation at higher rates of mitigation (around 10% p.a. by the 2020s). The consequences for emissions space in other sectors if international aviation and shipping mitigate less than the mean are quantified. For UK car sector emissions to remain consistent with a low probability of exceeding 2°C while observing these limitations, this analysis finds that planned sectoral mitigation over the coming decade needs to be increased fourfold. Means to address this expected abatement shortfall using readily available technology are investigated using a fleet emissions model to compare the effect on cumulative emissions of changes in a range of fleet parameters (including mean new car bulk emissions factors, vehicle age-proportionate annual distance travelled, and rates of fleet growth and turnover). Pushing existing car technology to the limit of expected short term efficiency gains is found to be insufficient to deliver a pathway with better than 56% probability of exceeding 2°C. Without reduction in aggregate demand for vehicle kilometres in the short term, lower probabilities of 2°C are placed beyond reach. The possibility of rapid step changes in levels of per capita car use is explored in qualitative interviews using narrative storyline scenarios. A range of coercive and voluntary interventions is considered in relation to their potential to overcome the structural and behavioural constraints to rapid transformation of personal travel.

Orientador: Katia Lucchesi Cavalca Dedini / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-22T07:50:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Reis_VitorLuiz_M.pdf: 22501479 bytes, checksum: 7dcc42bed756f7cd1dc28e2f763f91ed (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um modelo dinâmico para o mecanismo biela-manivela com folga na junta de revolução pino-pistão. As equações do movimento para este sistema são obtidas através do método de Lagrange e os efeitos relacionados ao contato, atrito e lubrificação que atuam nos elementos com folga são alvo de estudo. O modelo da força de contato utilizado baseia-se na formulação de Hertz, considerando a inclusão do efeito dissipativo associado ao impacto entre o pino e o pistão. A força de atrito adotada baseia-se no atrito de Coulomb, porém adaptada à abordagem da dinâmica multicorpos. Tais modelos são validados com os resultados encontrados na literatura recente. A pesquisa apresenta contribuição na avaliação do efeito introduzido pela lubrificação hidrodinâmica na junta com folga. Dois modelos de lubrificação hidrodinâmica são avaliados: o primeiro apresenta uma solução direta e de baixo custo computacional; o segundo modelo obtém uma solução numérica que leva em consideração o efeito da aceleração imposta ao fluido lubrificante pelo movimento do mecanismo. A resposta dinâmica é obtida sob a variação paramétrica do tamanho da folga e a velocidade de rotação da manivela. Ao final, agrega-se ao sistema um modelo simplificado de geração da curva de pressão para um motor de combustão interna típico. Observou-se que a inclusão do modelo de lubrificação proposto não garante a sustentação do pino-pistão em regime de lubrificação hidrodinâmica durante as simulações efetuadas. Desta maneira, faz-se necessário o desenvolvimento de um modelo de lubrificação hidrodinâmica e elastohidrodinâmica capaz de determinar o comportamento no contato pino-pistão de maneira mais realista / Abstract: This work presents the development of a dynamic model for the slider-crank mechanism with clearance on the piston-pin revolute joint. The equations of motion for this system are obtained by Lagrange's method and the effects related to contact, friction and lubrication at the elements that operate in the clearance are the targets of study. The contact force model used in this work is based on Hertz formulation, considering the inclusion of the dissipative effect associated with the impact between the pin and the piston. The frictional force adopted is based on the Coulomb friction but adapted to the multibody dynamics approach. Such models are validated with the results found in recent literature. The research presents contribution in evaluating the effect introduced by hydrodynamic lubrication in the revolute joint clearance. Two models of hydrodynamic lubrication are investigated: the first model presents a direct solution of low computational cost, the second model results in a numerical solution that consider the effect of the acceleration of the lubricant fluid imposed on the movement of the mechanism. The dynamic response is studied for different sets of parameters of clearance and rotational speed of the crank. Moreover, a simplified model of the generation of the pressure curve for a typical internal combustion engine was included in the system. It was observed that the present lubrication model does not guarantee the support of the pin-piston system for hydrodynamic lubrication in the present simulations. Therefore, it is necessary to develop a more realistic model of hydrodynamic lubrication and elastohydrodynamic lubrication that is capable of reproducing the behavior of the piston-pin contact / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Rogério Gonçalves dos Santos / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-24T08:52:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Moura_ThomasMaciel_M.pdf: 9244388 bytes, checksum: 3a2911cd9007419015756a4c0e6b6ab6 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Dentre os fenômenos físicos que ocorrem dentro dos coletores de admissão, as ondas de pressão mostram influenciar significativamente na dinâmica de enchimento dos cilindros dos motores a combustão interna aspirados. A origem destas ondas de pressão é a ressonância acústica que ocorre nos elementos que compõem o sistema de admissão como resposta ao fluxo não permanente causado pelo abrir e fechar das válvulas. Este trabalho tem por objetivo avaliar as características acústicas de geometrias de coletores de admissão através de análises modais e harmônicas executadas pelo do método numérico dos elementos finitos (FEM, finite element method). Com este método é possível discretizar geometrias complexas (como os coletores de admissão) e assim avaliar os efeitos tridimensionais nas características acústicas dos mesmos. Testes foram executados aplicando as metodologias em geometrias que possuem formulação analítica de forma a se validar o procedimento. Apresenta-se os seguintes resultados: análises modais acústicas de forma a se determinar as frequências naturais acústicas e os modos de algumas geometrias de coletores de admissão (com e sem câmaras ressonadoras); análises harmônicas de forma a replicar a medição experimental do coeficiente de transmissão acústica. Este coeficiente é uma métrica que informa o comportamento em frequência do componente acústico, podendo-se observar em que frequências há ganho de pressão acústica ou há supressão das mesmas. Conseguiu-se correlacionar os modos das cavidades com a medição do coeficiente de transmissão acústica. Foi possível também observar que as câmaras ressonadoras modificam significativamente a resposta acústica dos coletores de admissão / Abstract: Among the physical phenomena that occur inside an intake manifold, the wave action shows have strong influence in the cylinder filling process in aspirated internal combustion engines. The origin of these pressure waves is the acoustic resonance that happens in the components of the intake system as response to the unsteady flow generated by the opening and closing of the valves. This work has the objective of evaluate the acoustic characteristics of intake manifold geometries by performing modal and harmonic analyses via FEM (Finite Element Method). Applying this method is possible to discretize complex geometries (like intake manifolds) and this way to evaluate the three-dimensional effects on the acoustic characteristics of the components. Tests were performed by applying the methodology on geometries that have known analytical solutions and therefore evaluate the approach. The following results are presented: modal analyses calculating the frequencies and shapes of the acoustic modes of some intake manifold geometries (with and without resonator chambers). Harmonic analyses of the same geometries, configured to replicate the experimental measurement of the acoustic transmission coefficient (at). This coefficient represents a metric of the frequency response of acoustic components, showing at which frequency there is acoustic pressure gain or suppression. It was possible to correlate the modes of the cavities with the calculated acoustic transmission. It was evident by the results that the presence of resonance chambers greatly affected the acoustic response of the intake manifolds studied / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

According to the current governmental regulations, all diesel buses will be replaced in the United States and the European market within the next ten years. There are over 60,000 buses in the United States and each year over 3,000 new buses of approximately 40 feet in length are purchased. The bus market has a growth rate of four to five percent per year over the last two years. The improvements in technology offered by United States companies prove unsatisfactory in terms of bus performance and the emissions of new buses. The energy crisis in the United States and concern over the health hazards of the diesel fuel exhaust gases and particulates, alternative fuel vehicles are in great demand in the transit market world wide.

The upward trend in internal combustion engine efficiency is likely driven by the depletion of fossil fuels. Since no replacement in sight can deliver energy comparable to the conventional oil, there is a need to use it more rationally and effectively. Thermal barrier coatings have been seen for a long time as a solutionto increase the thermal efficiency of gas turbine engines but suffer from the lackof strong applicability in internal combustion engines. This is due to the different restrictions when comparing the environment on the gas turbines and in internal combustion engines. To overcome this problem and, at the same time, expand the application field of thermal barrier coatings, more efforts need to be devoted.In this work, different top coat materials using various deposition techniques were evaluated and categorized in three different thermal barrier coating (TBC) architectures. The first was the lamellar yttria-stabilized zirconia (YSZ) top coat deposited by atmospheric plasma spray (APS), used as a reference sample. The second architecture was a columnar suspension plasma spray (SPS) TBC with YSZ and gadolinium zirconate (GZO) top coat. The SPS process can produce avariety of microstructures, and they were, for the first time, tested in an internal combustion engine. The third architecture was an SPS top coat, with an additional layer on the top, called a sealing layer of either metallic or ceramic material, both never investigated in a diesel engine application earlier. For the thermophysical properties investigation, a combination of laser flashanalysis (LFA) and modeling with object-oriented finite element (OOF) was employed to understand the properties in all the applications. The performance of the coatings was evaluated in two different ways, by thermal cyclic tests, basedon the TBCs behavior under cyclic thermal loads and by single-cylinder engine experiment. The characterization of the coatings was done by scanning electron microscope (SEM) before and after the thermal cyclic tests.The performance properties were correlated with coatings microstructure and thermophysical properties. It was shown that a columnar TBC produced by SPS had a superior engine efficiency in the single cylinder engine experiment.