Orientador : Carlos Alberto Gasparetto / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-07-14T02:13:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TelisRomero_Javier_D.pdf: 3459450 bytes, checksum: ba95e19706196ebf08ca45aa2ae9e18c (MD5) Previous issue date: 1992 / Resumo: Neste trabalho foi abordado o escoamento laminar com transferência de calor em regime permanente, no interior de tubos cilíndricos, para fluidos não-newtonianos do tipo pseudoplástico e dilatante. Os fluidos utilizados foram soluções poliméricas de amido de milho modificado, K-carragena e goma xantana, cujas características reológicas foram determinadas em reômetro de cilindros concêntricos. O comportamento desses fluidos é descrito pelo modelo de Ostwald-de Waele e é do tipo: t = K ? n sendo que o parâmetro material K, índice de consistência, apresentou uma dependência da temperatura conforme a equação: K = K' exp [b(T-T')] Os casos tratados abrangem uma faixa 0,0262=Gz*= 0,324 e foram resolvidos pelo método das diferenças finitas e experimentalmente. O problema de transferência de calor tem como condição inicial o escoamento plenamente desenvolvido com temperatura uniforme. As condições de contorno adotadas foram: temperatura da parede constante e fluxo de calor no centro do tubo igual a zero. Foram desprezadas a dissipação viscosa e a condução de calor na direção axial. Os resultados da modelagem para a hidrodinâmica e coeficientes de transferência de calor em escoamentos não-isoviscosos podem ser aplicados de forma prática e rápida para os casos de transferência de calor de interesse prático / Abstract: This work deals with steady state laminar flow with heat which transfer through cylindrical ducts of non-Newtonian fluids are of pseudoplastic and dilatant type. The fluids employed were polimeric solutions of modified corn starch, K-carragena and Xantana gum. Their rheological cylinders characteristics were determined in a concentric rheometer. The behaviour of the fluids is described by the Ostwald-de-Waele model and is of the type: t = ? n where the material parameter K, index of consistency, presented a temperature dependence according to K = K' exp [b(T-T')] The cases under study are in the range of 0,0262=Gz*= 0,324 and were solved both by finite difference method and experimentally. The heat transfer problem considers the initial condition of fully developed flow, with uniform temperature. The boundary conditions are: constant temperature at the tube wall and zero thermal flux at the center of the tube. Viscous dissipation and axial heat conduction were not considered. The modelling for the hydrodynamics and heat transfer coefficients in non-isoviscous flow can fast and easily be applied to practical situations of heat transfer / Doutorado / Doutor em Engenharia de Alimentos

Orientador: Adolfo Maia Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica "Gleb Wataghin" / Made available in DSpace on 2018-07-20T11:04:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 EspichanCarrillo_JorgeAbel_M.pdf: 2376860 bytes, checksum: 0beeabfd467d28dfc7d185120c17139b (MD5) Previous issue date: 1995 / Resumo: Na primeira parte, após um breve resumo da quantização de campos, estudamos o problema das integrais divergentes na Eletrodinâmica Quântica ( QED ) onde consideramos como exemplo a polarização do vácuo. Apresentamos três métodos de regularização: Cut-Off, Pauli- Villars e Regularização Dimensional. Na segunda parte, fazemos a dedução, com métodos da física estatística, do espectro de g -fluídos (O £ g £ 2 ;g ¹ 1), os quais são importantes para a cosmologia. Para 0 £ g < 1, obtemos unia divergência infravermelha, a qual é regularizada utilizando o método de Cut-Off adaptado para a região infravermelha. Como casos particulares obtemos o .espectro de Planck (g = 4/3 ) e do vácuo (g = 0). Estes resultados concordam com aqueles que são obtidos a partir dos princípios da termodinâmica / Abstract: In the first part, after a brief summary of the quantization of fields, we study the problem of the divergent integrals in the Quantum Electrodynamics (QED) where we consider as example the polarization of the vacuum. We present three methods of regularization: Cut-Off, Pauli- Villars and Dimensional Regularization. In the second part, we derive, using statistical physics methods, the spectrum of g -fluids (0 £ g £ 2; g ¹ 1), which are important in cosmology. For 0 £ g £ 1, we obtain an infrared divergence, which is regularized by the Cut-Off method adapted to an infrared region.. As particular cases we obtain the Planck spectrum ( g = 4/3 ) and the spectrum of the vacuum ( g = 0). These results are in agreement with those obtained from thermodynamics / Mestrado / Física / Mestre em Física

Orientador: Sandra Cristina dos Santos Rocha / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-16T00:11:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Taranto_OsvaldirPereira_M.pdf: 3229868 bytes, checksum: d0d7b04b9e2239df06e94e1a942a6caa (MD5) Previous issue date: 1992 / Resumo: No presente trabalho foi realiz'ado o estudo da fluidodinâmica de um leito de jorro bi-dimensionalaplicado ao recobrimento de comprimidos. Inicialmente fez-se o projeto e a montagem experimental. O leito foi montadoem acrílico( plexiglass) e com possibilidade de variação do ângulo da base inclinada. A seguir tratou-se da fluidodinâmica sem o recobrimento de partículas, estudando a queda de pressão máxima no leito, a vazão de jorro mínimo e altura máxima de jorro estável. As partículas utilizadas foram placebos no formato de comprimidos reais. Foram utlizadas duas formas diferentes de comprimidos com diâmetros 0,649 e 0,747 cm. e esfericidades 0,8567 e 0,77. A seguir passou-se a estudar os parâmetros da dinâmica com recobrimento. Para tanto desenvolveu-se uma solução de recobrimento adequada e verificou-se a influência de sua atomização na queda de pressão no leito. Foram feitas observações preliminares sobre a qualidade do recobrimento e a eficiência do processo. O próximo passo foi a verificação de correlações presentes na literatura para leitos de jorro convencionais, adaptadas pela definição do diâmetro equivalente ao leito bi-dimensional, para a previsão da queda de pressão máxima e vazão de jorro mínimo. Finalmente foi efetuado um ajuste dos dados experimentais para a obtenção de correlações próprias para os parâmetros citados acima / Abstract: The present hydrodynamics of a of particles. At first the design and the experimental set-up was handled. The bed was built in plexiglass with the possibility of the angle of the slanted base. Later the hydrodynamics the coating of particles was treated, studying the maximum pressure drop, the minimum spouting velocity and the maximum spoutable height. The used particles were placebos in the shape of real tablets. Two different shapes of tablets were used with diameters equal to .0.649 and 0.747 and spherecity equal to 0.8567 and 0.77. As for the hydrodynamics with coating of tablets, a suitable coating solution was developed and the influence of its spraying on the bedpressure drop was of special attention. Some preliminary observations were made concerning the quality of coating and the process efficiency. The next step was the verification of literature correlations for conventional spouted beds, adapted to the two-dimensional configuration by the definition of equivalent diameter for predicting the maximum pressure drop and minimum spouting velocity. Finally an experimental data fit was achieved and proper correlations were obtained for the parameters mentioned above / Mestrado / Desenvolvimento de Processos em Sistemas Particulados / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Leonardo Goldstein Jr / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-19T07:35:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_MeurisGurgelCarlosda_D.pdf: 41386647 bytes, checksum: fd02adeaebbf9c7c0ab3435c9f88c985 (MD5) Previous issue date: 1994 / Resumo: Este trabalho consistiu no desenvolvimento de um reator de leito fluidizado circulante, para operar nas codições de fluidização rápida, visando sua utilização em processo de combustão de carvão mineral com remoção do 802' pela adição de calcário. o desenvolvimento desse estudo foi realizado em três etapas. A primeira se constituiu no levantamento e análise dos processos de desulfurização dos gases de combustão e dos parâmetros de projeto do equipamento. A segunda,foi o projeto, construção e montagem do sistema experimental. A terceira foi a partida e a pré-operação da unidade, com a realização de um programa de testes a frio e a quente para o conhecimento da operacionalidade e da flexibilidade do sistema projetado. o dispositivo experimental é constituidode três partes principais: o combustor propriamente dito, com 4,0 m de altura e 0,1m de diâmetro interno; a seção de retorno de sólidos e a seção de resfriamento dos gases de combustão. O sistema é composto ainda por dois alimentadores pneumáticos de sólidos, um sistema de preaquecimento elétrico do ar de fluidização, um queimador de G.L.P. e um filtro manga com limpeza por jato pulsante. Foram realizados 42 testes experimentais com particulas sólidas de areia, com 0,2mm de diâmetro, dos quais 19 foram desenvolvidos com ar primário e 23 com a injeção de ar secundário. Foram variados durante a operação o inventário de sólidos, de 3,0 a 11,0kg, e velocidade do ar de fluidização, de 3,0 a 18,0m/s, em temperaturas até 750°C / Abstract: The present work is centered on the development of a circulating fluidized bed reactor to be operated in conditions of quick fluidization, aiming its utilization in mineral coal combustion process with remotion of 5°2 by adding limestone. The developing of this study was carried out in three stages. The first part consisted of raising and analysis of the sulfurization of combustion gases process and the parameters of the design of the equipment. The second included designing, building and assembling of the experimental system. The third was the start and preoperation of the unit, along with a'program of tests, cold and hot, in order to determine the conditions of operation and flexibility of the designed system. The experimental device is consisted of there main parts: the combustion itself,with dimensionsof 4.0m. in height and 0,1m. of internal diameter; a solid return section and the section of cooling of combustion gases. The system still has two solid pneumatic feeders, an eletrical pre-heating system for the fluidization air a G.L.P. burner and a sleeve filter with pulsing set cleaning. A total of 42 experimental tests were carried out with solid particles of sand, 0,2mm. in diameter, of which 19 were developed with primary air and 23 with the injection of secondary air. A variation of solids mass was made, from 3.0 to 11.0 kg and the air velocity, from 3.0 to 18.0 m/s and with temperature up to 750°C / Doutorado / Termica e Fluidos / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Edson Del Rio Vieira / Coorientador: Sergio Said Mansur / Banca: João Batista Aparecido / Banca: Francisco Augusto Aparecido Gomes / Resumo: Este trabalho experimental realizado em um túnel hidrodinâmico vertical estudou os padrões do escoamento ao redor de cilindros elípticos com diferentes razões entre eixo. A investigação foi executada devido à importância destes escoamentos na engenharia e também devido à relativa escassez de pesquisas que aborde as características pertinentes a este trabalho. Os ensaios foram realizados com cilindros elípticos com razões de eixos de 0,33; 0,4; 0,5 e 0,67 e com um cilindro circular, para números de Reynolds variando até cerca de 2000. Os cilindros elípticos foram posicionados de forma que o maior eixo da elipse fosse paralelo à direção do escoamento. Os resultados obtidos mostram imagens dos escoamentos visualizados em torno dos cilindros para diferentes regimes de escoamento e a variação da frequência de emissão de vórtices (número de Roshko e número de Strouhal) com o número de Reynolds. Foram comparados os resultados referentes aos escoamentos em torno do cilindro circular com trabalhos precedentes e observou-se boa concordância, validando os demais resultados. A comparação entre as visualizações dos escoamentos para os diferentes cilindros elípticos revelaram que os cilindros com menores razões entre eixos (mais delgados) se aproximam mais da definição de corpos aerodinâmicos. Assim como observado nas visualizações de escoamento, os resultados obtidos com a anemometria de filme quente mostraram que, para números de Reynolds inferiores a 500, os escoamentos em torno dos cilindros ensaiados apresentaram comportamento semelhante em relação à frequência de emissão de vórtices. Quando os valores de Re ultrapassam a faixa de 500, a variação da frequência de emissão referente a cada cilindro difere entre os casos ensaiados. Os resultados referentes à variação do número adimensional... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This work is an experimental study about the flow around elliptical cylinders with different axis ratios carried out in a hydrodynamic vertical tunnel. The investigation was performed due to the relevance of these flows in an engineering view point and because the lack of research in this area. Tests were performed with elliptical cylinders with axis ratios of 0.33, 0.4, 0.5 and 0.67 and with a circular cylinder, for Reynolds numbers up to about 2,000. The elliptical cylinders were positioned transversally to the non-perturbed flow with null attack angle. Qualitative results were presented as the images of the visualized flow and quantitative results shown the vortex shedding frequency, the Roshko number and the Strouhal number in function of Reynolds number. The results for the flow around the circular cylinder were compared with previous work and showed a good agreement, validating the other results. A comparison of the flow visualizations for the different cylinders revealed that the cylinders with smaller axis ratios (thinner) are closer to the definition of aerodynamic bodies. The results obtained with hot film anemometry showed that for Reynolds numbers less than 500, the flows around the tested cylinders showed very similar behavior to the vortex shedding frequency. For Reynolds numbers more than 500, the variation of the vortex shedding frequency differs significantly in each cylinder tested. The results concerning of the Roshko number in function of Reynolds number exhibited similar behavior to those observed in the variation of frequency. As regards the variation of the Strouhal, for Reynolds numbers up to about 500, there is an irregularity in the behavior of the Strouhal number. However, for Reynolds... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Tese de mestrado. Engenharia Térmica. 1987. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto

O presente trabalho apresenta o desenvolvimento de um código numérico computacional, baseado no método de elementos finitos, para simulação de grandes escalas de escoamentos bi- e tridimensionais, transientes, incompressíveis, isotérmicos e turbulentos. O código aproxima as equações médias espaciais de Navier-Stokes e da continuidade escritas utilizando a hipótese de quase-incompressibilidade. O uso dessa hipótese permite a aplicação de aproximações de mesma ordem para os campos de pressão e velocidade. Junto com a hipótese de quase-incompressibilidade, é implementada uma forma proposta pelo grupo de diagonalização das matrizes formadas no problema, de forma a simplificar e estabilizar a solução do sistema linear. Para a modelagem sub-malha é utilizado o modelo clássico de Smagorinsky para contabilizar os efeitos das menores estruturas turbulentas (estruturas sub-malha) sobre o escoamento resolvido (com grandes escalas turbulentas). Toda a abordagem numérica utilizada é detalhada e apresentada na forma em que foi implementada no código. Em resumo é utilizado o método de elementos finitos, aplicando os métodos de Newton ou de Picard para aproximar o sistema não linear de equações e um esquema de avanço no tempo variável, permitindo o uso das formas explícita e semi-implícita de avanço. Uma importante parte do trabalho é dedicada à estruturação e aplicação de técnicas de alto desempenho na elaboração do código. O objetivo é obter um código que permita melhorias e implementação de novos métodos e modelos de forma simples e que, ao mesmo tempo, tenha um bom desempenho computacional. São aplicados métodos de armazenagem compacta de matrizes para a redução da quantidade de memória necessária e para viabilizar o uso de esquema semiimplícitos de avanço no tempo. Uma técnica de paralelização do processamento para permitir o uso de clusters foi implementada, sendo a mesma adequada para uso em máquinas de memória compartilhada. Dois casos de teste são apresentados. O escoamento em uma cavidade, bi- e tridimensional, em regimes laminar e turbulento e o escoamento bidimensional, também laminar e turbulento, sobre um degrau (expansão em um canal). Por fim são apresentadas as conclusões obtidas e sugestões para melhorias, novas implementações e novas linhas oriundas desse trabalho são feitas. / The present work presents the development of a computational code, based on the finite elements method, for large eddy simulation of two and three dimensional, transient, incompressible, isothermal and turbulent flows. The code approximates the spatial average of the Navier-Stokes and continuity equations. The hypothesis of slight-compressibility is used allowing the application of equal order approximations for pressure and velocity fields. A form of matrix diagonalization is implemented, in order to simplify and stabilize the solution of the linear system. For the sub-grid modeling, the classical Smagorinsky model is employed, in order to account for the effects of small turbulent structures (sub-grid structures). The numerical approach employed in this work is detailed and presented in the form that was implemented in the code. In summary, the finite elements method is employed, applying Newton or Picard techniques to solve the non-linear system of equations and a variable time marching scheme, allowing the use of explicit and semi-implicit forms schemes. An important part of this work is dedicated to the structuring and application of high performance techniques in the code elaboration. The objective is to obtain a code which allows improvements and implementation of new methods and models in a simple way and conserving, at the same time, a good computational performance. Methods of compact matrix storage are applied to reduce the required memory when semi-implicit schemes are used. A parallelization technique is also employed in order to enable the use of clusters, the implemented technique is suitable to be used in shared memory machines. Two test cases are presented. The two and three dimensional laminar and turbulent flow in a lid-driven cavity and the two-dimensional laminar and turbulent flow over a backward-facing step (a channel with an expansion). Finally, the conclusions are presented, and suggestions for improvements, new implementations and new subjects of future researches are given.

Neste trabalho investiga-se a interação fluido-estrutura de um cabo submerso em um fluido. Esta investigação será feita através do acoplamento entre a modelagem da dinâmica do cabo com o movimento do fluido. Para a dinâmica do cabo propõe-se uma formulação inédita, que consiste em supor que a flexibilidade contínua é representada por uma aproximação discreta, constituída de elos rígidos conectados por articulações elásticas, permitindo movimentos no espaço tridimensional. Para o movimento do fluido propõe-se o escoamento sobre um cilindro circular, onde as soluções analíticas das equações de Navier-Stokes serão resolvidas através do Método da Decomposição de Adomian. Através deste método, são determinadas as funções que aproximam as componentes da velocidade e a partir destas determina-se uma expressão para a pressão que o fluido exerce sobre o cilindro. O acoplamento será feito determinando a força resultante que o fluido exerce sobre o cabo, através da integração analítica da diferença de pressão em cada elemento de área do cabo. Através da expressão da força resultante, são determinadas as forças atuantes sobre cada elo do cabo e a partir destas forças são calculados os torques em elevação e azimute em cada articulação fictícia. Estes torques são considerados na modelagem dinâmica do cabo como uma perturbação externa nos movimentos do mesmo, e então são realizadas várias simulações com o cabo submerso na água. / In this work I investigate the fluid-structure interaction problem of a submerse cable into a fluid. This investigation will be made through the coupling between the modeling of the dynamics of the cable with the movement of the fluid. To the dynamic cable, it is proposed a new formulation, which consists in presuming that the continuous flexibility is represented by the discret approach, that consists of rigid links connected by elastic joints, allowing movements on the threedimensional space. For the fluid movement it is proposed the flow around a circular cylinder, where the analytical solutions of the Navier-Stokes equations will be solved by the Adomian Method of Decomposition. By this method are determined the functions that approach the speed components and from this determined an expression for the pressure that the fluid exerts on the cylinder. The coupling will be determined as a result of the strength that the fluid exerts on the cable, by the analytical integration of the pressure difference in every element of the cable area. By the expression of the resultant strength, we determine the strengths on every link of the cable and from these strengths are calculated the torques of elevation and azimuth in every link considered on the dynamic model of the cable as an external force on the movements of the same; then are realized a lot of simulations with the submerse cable on the water.

O objetivo deste trabalho é a simulação numérica de escoamentos incompressíveis bidimensionais em dutos com expansão brusca, considerando o raio de expansão de 3 : 1. As equações governantes implementadas são as de Navier, que junto com relações constitutivas para a tensão visam representar comportamentos não newtonianos. A integração temporal é feita usando o esquema explícito de Runge-Kutta com três estágios e de segunda ordem; as derivadas espaciais são aproximadas pelo método de diferenças finitas centrais. Escoamentos em expansões bruscas para fluidos newtonianos apresentam um número de Reynolds crítico, dependente do raio de expansão, na qual três soluções passam a ser encontradas: uma solução sim étrica instável e duas soluções assimétricas rebatidas estáveis. Aumentando o número de Reynolds, a solução passa a ser tridimensional e dependente do tempo. Dessa forma, o objetivo é encontrar as diferenças que ocorrem no comportamento do fluxo quando o fluido utilizado possui características não newtonianas. As relações constitutivas empregadas pertencem à classe de fluidos newtonianos generalizados: power-law, Bingham e Herschel-Bulkley. Esses modelos prevêem comportamentos pseudoplásticos e dilatantes, plásticos e viscoplásticos, respectivamente. Os resultados numéricos mostram diferenças entre as soluções newtonianas e não newtonianas para Reynolds variando de 30 a 300. Os valores de Reynolds críticos para o modelo power-law não apresentaram grandes diferenças em comparação com os da solução newtoniana. Algumas variações foram percebidas nos perfis de velocidade. Entretanto, os resultados obtidos com os modelos de Bingham e Herschel-Bulkley apresentaram diferenças significativas quando comparados com os newtonianos com o aumento do parâmetro adimensional Bingham; à medida que Bingham é aumentado, o tamanho dos vórtices diminui. Além disso, os perfis de velocidade apresentam diferenças relevantes, uma vez que o fluxo possui regiões onde o fluido se comporta como sólido.

O objetivo principal deste trabalho é desenvolver uma metodologia capaz de descrever o fenômeno de combustão em escoamentos turbulentos. Para atingir este objetivo, é feita uma revisão bibliográfica sobre as principais técnicas de estabilização de chamas difusivas uma vez que a turbulência, normalmente, torna chamas deste tipo instáveis. Seguindo o critério de maior aplicabilidade prática foram escolhidas, dentre as técnicas de estabilização na camada de mistura, estabilização através do uso de chamas triplas, através da auto-ignição, da modificação da geometria da câmara, da rotação dos reagentes, do uso de chamas Pilot, do uso de faíscas elétricas e do uso de atuadores de plasma, duas para serem simuladas numericamente. As técnicas escolhidas para simulação utilizam rotação dos reagentes e chamas Pilot para estabilização de uma chama de metano/ar no interior de uma câmara de combustão retangular. Estas duas técnicas são consideradas as mais representativas dentre as demais técnicas apresentadas. A introdução ao assunto é feita através da dedução das equações governantes para a combustão. Utiliza-se a teoria de Semenov para determinar os principais parâmetros de ignição de uma chama e então são apresentadas as oito técnicas de estabilização, consideradas mais relevantes, e suas principais características com relação ao mecanismo de estabilização que cada uma utiliza. Descreve-se a forma de discretização e de implementação numérica das equações governantes do problema. Devido ao caráter turbulento do escoamento, faz-se uso da técnica de simulação de grandes escalas (LES) através do método de discretização em diferenças finitas, considerando um domínio tridimensional. Os resultados obtidos apresentam boa concordância com dados experimentais presentes na literatura. / The principal objective of this work is to develop a method capable to describe the phenomenon of combustion in turbulent flows. To achieve this goal, a review on the main diffusion flame stabilization techniques is made because the turbulence normally turns such flames unstable. According to the criterium of practical applications it was chosen, among eight techniques, only two to be simulated numerically. The techniques chosen were the swirl and the pilot flames to stabilize the flame of methane/air in a rectangular combustion chamber. These two techniques are considered the most representative among the other presented. The introduction to the subject is made through the deduction of the governing equations for combustion. We use the theory of Semenov to determine the main ignition parameters of a flame and introduce eight of the most relevant stabilization techniques and their main characteristics, with respect to the mechanism of stabilization that each one uses. We describe the discretization process and the num.erical implementation of the governing equations of the problem. Due to the turbulent nature of the flow, we make use of the large eddy simulation technique (LES) with the discretization based on the finite differences method over a three-dimensional domain. The results show good agreement with experimental data found in the literature.