A proposta deste trabalho, consiste na elaboração de uma ferramenta computacional para a medição de campos de velocidades em escoamentos com baixas velocidades (< 0,5 m/s) utilizando o processamento digital de imagens. Ao longo dos anos, inúmeras técnicas foram desenvolvidas com este objetivo. Para cada tipo de aplicação, uma técnica se aplica com maior ou menor eficiência do que outras. Para o caso de estudos em fluídos transparentes, onde o escoamento pode ser visualizado, técnicas que utilizam processamento digital de imagens vêm ganhando um grande impulso tecnológico nos últimos anos. Este impulso, é devido a fatores como: câmaras vídeo filmadoras de última geração, dispositivos de aquisição de imagens e componentes de processamento e armazenamento de dados cada vez mais poderosos. Neste contexto, está a velocimetria por processamento de imagens de partículas cuja sigla é PIV (particle image velocimetry). Existem várias formas de se implementar um sistema do tipo PIV. As variantes dependem, basicamente, do equipamento utilizado. Para sua implementação é necessário, inicialmente, um sistema de iluminação que incide em partículas traçadoras adicionadas ao fluido em estudo. Após, as partículas em movimento são filmadas ou fotografadas e suas imagens adquiridas por um computador através de dispositivos de captura de imagens. As imagens das partículas são então processadas, para a obtenção dos vetores velocidade. Existem diferentes formas de processamento para a obtenção das velocidades. Para o trabalho em questão, devido às características dos equipamentos disponíveis, optou-se por uma metodologia de determinação da trajetória de partículas individuais, que, apesar de limitada em termos de módulo de velocidade, pode ser aplicada a muitos escoamentos reais sob condições controladas Para validar a ferramenta computacional desenvolvida, imagens ideais de partículas foram simuladas como se estivessem em escoamento, através do deslocamento conhecido de vários pixels. Seguindo o objetivo de validação, foi utilizada ainda uma imagem real de partículas, obtida com o auxílio de um plano de iluminação de luz coerente (LASER) e câmaras de vídeo tipo CCD. O programa desenvolvido foi aplicado em situações de escoamento real e os resultados obtidos foram satisfatórios dentro da escala de velocidades inicialmente presumida.

Este trabalho apresenta a aplicação da transformada de ondaletas, como ferramenta de análise para o estudo de escoamentos turbulentos transientes e não homogêneos que podem ocorrer nas situações reais de engenharia, onde fenômenos transientes e não contínuos estão normalmente presentes. O estudo experimental da turbulência em túnel de vento habitualmente pressupõe que o escoamento seja estacionário; assim, fenômenos transientes são estudados como uma sucessão de situações estacionárias intermediárias. Isto é necessário porque a ferramenta clássica para o estudo experimental da turbulência, a análise de Fourier, só se aplica a fenômenos estacionários, pois seus resultados se referem a comportamentos de conjunto e as singularidades do sinal não aparecem na análise. Para estes escoamentos onde a transformada de Fourier não se aplica ou não apresenta resultados satisfatórios, a transformada de ondaletas, entre outras possibilidades, é a ferramenta matemática que vem sendo mais freqüentemente utilizada a partir da última década. São apresentados os fundamentos matemáticos, bem como uma breve história da transformada de ondaletas, da transformada de Fourier e da estatística aplicada á turbulência. Para estudar a transformada de ondaletas e buscar a melhor forma de aplicá-la ao estudo da turbulência, foram analisados três escoamentos distintos: na esteira de um cilindro, em turbulência homogênea e em um banco de tubos de configuração quadrangular. Os resultados experimentais foram obtidos por anemometria de fio quente. As medições foram feitas em um túnel de vento, partindo do repouso até atingir o regime permanente. Os dados experimentais obtidos foram analisados utilizando técnicas de ondaletas, usando várias ondaletas e várias transformadas de ondaletas diferentes. Os resultados são comparados entre si e com a transformada de Fourier. Também foram realizados ensaios em regime permanente para várias velocidades do escoamento entre o repouso e a velocidade nominal do ventilador, com o auxílio de um inversor de freqüência. Os resultados para a variação do número de Strouhal com a velocidade, obtidos da análise destes dados pela transformada de Fourier mostraram boa concordância com os obtidos da análise de ondaletas das aquisições transientes. Os resultados mostram que a transformada de ondaletas é uma ferramenta valiosa para a análise dos dados experimentais obtidos nos problemas investigados, qualificando e complementando a análise de Fourier onde esta se aplica e substituindo-a quando o fenômeno for não estacionário.

Orientador: Ricardo Augusto Mazza / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-17T08:41:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BarbosaFilho_FranciscoElpidioVianna_M.pdf: 5790999 bytes, checksum: fa54092632bda478168f180355312ced (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: O escoamento bifásico padrão golfada de líquido é caracterizado pela passagem alternada de pistões de líquido seguidos por bolhas alongadas de gás. Este trabalho desenvolve um estudo experimental e numérico sobre este padrão de escoamento em uma tubulação contendo uma curva de 90 graus. Essa configuração permite a passagem do escoamento vertical ascendente para horizontal em uma curva com raio interno de 410 mm e diâmetro interno da tubulação de 26 mm. O arranjo experimental permite fazer a medição das propriedades do escoamento padrão golfada antes e depois da passagem pela curva. As grandezas medidas são: a velocidade de propagação das bolhas, os comprimentos de bolhas e pistões, a frequência de passagem e a queda de pressão ao longo da tubulação. Um modelo numérico do tipo slug-tracking é empregado para capturar as alterações das características dos pistões e das bolhas durante a transição vertical para horizontal. O modelo se concentra em capturar os efeitos da mudança de direção relacionados com: a força da gravidade, a aeração pistão líquido e a espessura do filme líquido que envolve as bolhas de gás alongada. Os resultados numéricos foram favoravelmente comparados em relação aos dados experimentais / Abstract: The slug flow pattern is characterized by the alternating passage of liquid slugs trailed by elongated gas bubbles. This work develops an experimental and numerical study in slug flow regime occurring in a 90 degree pipe bend. The pipe bend allows the transition from upward vertical flow to horizontal flow in a curve with inner radius of 410 mm and inside diameter of 26 mm. The experimental set up allows the measurement of the slug flow properties at the inlet and outlet of the pipe bend. The quantities measured are: bubble's nose velocity, bubble and slug lengths, the frequency of passage and the pressure drop. A numerical slug tracking model is employed to capture the changes of the slugs features during the vertical to horizontal transition. The modeling efforts concentrate on the effects of the change of direction on: the gravity force, liquid slug aeration and on liquid film thickness surrounding the elongated gas bubbles. The numerical results compare favorably against the experimental data / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Maria Aparecida Silva / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-22T05:24:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dibb_Alessandro_M.pdf: 1823954 bytes, checksum: 3ca37777eb00f0a123eacc3f5464b0f3 (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: O presente trabalho trata do estudo da influência da geometria do ciclone no seu comportamento fluidodinâmico. O escoamento gás-particulas no interior do bidimensional e turbulento, onde a fase particulada é tratada como um continuum. Adimitiu-se, com viscosidade turbulenta variável. Como condição de Navier-Stokes foram escritas em coordenadas cilíndricas. A solução numérica das equações foi obtida utilizando-se o algoritmo SIMPLE, onde as equações discretizadas foram obtidas pela integração das equações diferenciais no volume de controle, usando-se par o esquema ¿power-law¿. Os resultados obtidos demonstram que o comportamento fluidodinâmico do ciclone é fortemente afetado pela geometria do mesmo, influenciando no tempo de residência das partículas. A medida em que o ângulo diminui, a altura da parte cilíndrica aumenta e, principalmente o diâmetro aumenta, o tempo de residência das partículas aumenta, indicando que a geometria deve ser modificada dependendo do uso que se quiser dar ao ciclone / Abstract: In this work, it was the cyclone geometry influence in this fluidynamics behavior. A mathematical model was developed to simulated the gas-particles flow in a cyclone, considering a two-dimensional turbulent gas-particle flow and using a continuum model for particle phase. The boundary conditions were considered the particles slipness on the cyclone wall. The Navier-Stokes equations were written in cylindrical coordinates. The numerical solution was obtained using SIMPLE algorithm. The results showed that fluidynamics behavior of the cyclone is strongly affected by geometry, influencing on the permanence time of the particles. While the angle decreases, the cylindrical part height increases and, mainly, as the diameter increases the permanence time of the particles increases, showing that the geometry should be modified begin conditioned on the use we would like to give the cyclone / Mestrado / Engenharia de Processos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Leonardo Goldstein Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-23T12:41:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fassani_FabioLuis_M.pdf: 4796890 bytes, checksum: c7409e7a6bb56260e87e590d164d2b29 (MD5) Previous issue date: 2018-07-23T09:41:25Z / Resumo: Nesta dissertação de mestrado,é estudado o efeito da concentração de sólidos na perda de pressão e no rendimento de coleta de ciclones. Para tanto, utiliza-se um dispositivo experimental constituído basicamente por um ciclone de 0,154 m de diâmetro, por um sistema de armazenamento e alimentação de partículas sólidas com ejetor, por um coletor de partículas coletadas pelo ciclone, por um filtro de mangas, e por dispositivos de medida de pressão, temperatura e vazão. São utilizadas partículas de FCC, um catalisador do processo de craqueamento do petróleo, e velocidades de entrada do gás entre 5 e 28 m/s. A concentração de sólidos atinge 20 kg de FCC/ kg de ar, valor bastante superior aos descritos pela literatura disponível. Considera-se também o efeito de uma válvula flap instalada na perna do ciclone. Os resultados mostram que a perda de pressão do escoamento com partículas é cerca de 47 por cento da perda de pressão do escoamento apenas de ar, na faixa de concentração estudada. Existe a tendência de aumento do rendimento de coleta com aumento da concentração de sólidos, até concentrações em tomo de 12 kg de FCC/ kg de ar. Acima dessa concentração o rendimento passa a diminuir. Nas condições. avaliadas, o rendimento de coleta foi maior na velocidade de 18 m/s do que na velocidade de 27 m/s. Os resultados indicam que deve existir um contrapeso ideal na válvula flap para otimizar o rendimento de coleta, em cada condição de concentração. Os métodos de previsão atualmente disponíveis não foram desenvolvidos para abranger as altas concentrações utilizadas neste trabalho, e não se mostraram adequados para estimar o rendimento de coleta / Abstract: In this thesis, the effect of solids loading on the cyclone pressure drop and overall collection efficiency was studied. The experimental setup was rnade up of a 0.154 m diameter cyclone, a solids storage and feeding system with an injector, a cyclone hopper, a bag filter, and pressure, temperature and flow measuring instruments. The solid particles used were FCC particles. Solids loading up to 20 kg DfFCC/ kg of air were used, with air inlet velocities between 5 and 28 m/s. The effect of a flap valve in the cyclone leg was also considered. The results showed that the cyclone pressure drop of the solids laden air flow was 47 per cent of the clean air flow, in the range of concentrations employed. There was a trend of increasing collection efficiency with increasing solids loading up to 12 kg of FCC/ kg of air. Above this loading, the collection efficiency decreased. At the conditions evaluated, the collection efficiency was higher at an inlet velocity of 18 m/s than it was at 27 m/s. The results indicated that it should exist an ideal flap valve counterweight that maximizes the collection efficiency in each loading condition. The available methods for estimating collection efficiency were not originally developed to cover the high solids loading used in the prestmt work, and were not able to predict the results in the range covered here / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientadores: Antonio Claudio de França Correa, Maria Cristina de Castro Cunha / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-28T23:54:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_CarmodeCovas_M.pdf: 4415609 bytes, checksum: e792605b22410d3cbe6ef2f9b495657f (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Este trabalho apresenta um modelo para análise de deslocamento miscível a dois componentes, em uma única fase, considerando reservatórios homogêneo e heterogêneo, e mobilidade total constante (M =1). Os canais de fluxo são gerados a partir da solução da equação diferencial parcial da Função Corrente. A discretização desta equação resulta num sistema matricial pentadiagonal, o qual é resolvido utilizando-se o método iterativo do Gradiente Conjugado com Precondicionador Diagonal. A Equação de Difusão-Convecção é definida para um canal de fluxo genérico e discretizada pelo método das diferenças finitas. A solução desta equação é então aplicada para os canais de fluxo calculados a partir da função corrente. O tratamento numérico da Equação de Difusão-Convecção usando o método de ponderação a montante estabiliza a solução, porém introduz erros de dispersão numérica. Uma modificação do esquema de Diminuição das Variações Totais (TVD) de segunda ordem, descrito para equações hiperbólicas, é utilizado para produzir soluções de melhor resolução. O Simulador numérico é validado com base no trabalho de Abaszadeh-Deghani e Brigham, 1982. Modelos heterogêneos são simulados para mostrar a influência da variação da permeabilidade no comportamento das linhas de fluxo e na totalização das concentrações no poço produtor / Abstract: This work describes a model for the analysis of a two-components, single phase miscible displacement, considering both homogeneous and heterogeneous reservoirs, and constant total mobility (M =1). The streamtubes are computed from the solution of the partial differential equation of the Stream Function. The discretization of such equation results in a pentadiagonal matrix system, which is solved using the Conjugate Gradient methods with Diagonal Preconditioning. The Diffusion-Convection Equation is solved for each streamtube, using the finite-difference method. The numerical treatment of the Diffusion-Convection Equation using upstream weithging method stabilizes the solution, but it introduces numerical dispersion. A modification of the methods of Total Variation Diminishing (TVD) of second order, described for hyperbolic equations, is used to produce solutions of better resolution. The numerical solution is validated againstthe work of Abaszadeh-Deghani and Brigham, 1982. Heterogeneous systems are simulated to show the infIuence of the penneability variations in the behavior of the streamtubes, and in the computation of the concentrations in the producing well / Mestrado / Mestre em Engenharia de Petróleo

Orientador: Eugenio Spano Rosa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2017-03-28T10:53:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Franklin, Erick de Moraes.pdf: 4852526 bytes, checksum: 28f9952b76efdee501a28e92a7c99389 (MD5) Previous issue date: 2004 / Made available in DSpace on 2017-07-11T19:30:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Franklin_ErickdeMoraes_M.pdf: 4852526 bytes, checksum: 28f9952b76efdee501a28e92a7c99389 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: O escoamento gás-líquido intermitente em padrão golfadas de líquido é composto por uma sucessão de bolhas de gás alongadas e pistões de líquido. Esta seqüência de bolhas alongadas e pistões de líquido interage cinematicamente e dinamicamente a medida que viaja ao longo da tubulação. Estas interações é que produzem o caráter intermitente do escoamento, isto é, elas não são periódicas no tempo nem no espaço. Pretende-se neste trabalho apresentar um modelo lagrangeano e uni-dimensional para seguimento dinâmico de pistões que incorpore a intermitência intrínseca ao fenômeno. Estimativas do gradiente de pressão e dos comprimentos, velocidades e freqüência das estruturas de gás e líquido serão resultantes da modelagem. No modelo dinâmico, as bolhas e pistões são objetos computacionais definidos por volumes discretos que estão acoplados devido às trocas de massa e quantidade de movimento em cada célula unitária. Os parâmetros do escoamento são determinados por meio do fechamento de balanços integrais de massa em cada bolha e em cada pistão e de quantidade de movimento em cada pistão. Os pistões de líquido e as bolhas de gás são iniciados na entrada da tubulação. A propagação de cada pistão e cada bolha é seguida dinamicamente pelo modelo revelando como as estruturas de gás e líquido evoluem ao longo da linha. Assim, dada uma distribuição na entrada, o modelo é capaz de calcular as distribuições de comprimentos de bolhas e pistões em qualquer lugar do duto. Os resultados numéricos são comparados com dados experimentais / Abstract: The intermittent gas-liquid slug flow is composed of a succession of elongated gas bubbles and liquid slugs. The sequence of elongated bubbles and liquid slugs is under kinematic and dynamic interactions along the flow. These interactions are responsible for the flow intermittence profile, i.e., they are not periodically in time nor in space. The purpose of this work is to present an one-dimensional dynamic slug tracking model, which intrinsically involves the intermittent phenomena. The pressure gradient and lengths, velocities and frequencies estimates of the gasliquid structures will be provided by the model. ln the dynamic model the bubbles and the slugs are computational objects defined by discrete volumes that are together due to the mass and momentum exchanges in each unit cell. The flow parameters are determined through the closure of mass balance integrais for each gas bubble and liquid slug and through momentum balance integrais for each liquid slug. The liquid slugs and the gas bubbles are formed at the duct inlet. The propagation of each slug and each bubble is dynamically tracked by the model, revealing how the gas and liquid structures evolve along the line. So, given an inlet distribution, the model is capable to calculate the slug and bubble lengths distributions at any location along the pipe. The numeric results are compared with experimental data / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecanica

Submitted by Marcele Costal de Castro (costalcastro@gmail.com) on 2017-10-05T17:31:30Z No. of bitstreams: 1 SILVIA BARBOSA GALVÃO CESAR M.pdf: 7204362 bytes, checksum: b882714aa476c21ecc5121ee29ff0351 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-05T17:31:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SILVIA BARBOSA GALVÃO CESAR M.pdf: 7204362 bytes, checksum: b882714aa476c21ecc5121ee29ff0351 (MD5) Previous issue date: 1981-12 / Um fluido incompressível e viscoso e confinado no interior de um cilindro circular cuja parede e topo são estáticos, enquanto a base gira com velocidade angular constante. Este trabalho vem dar continuidade a outros estudos realizados, visando o desenvolvimento de técnicas de simulação e medição de parâmetros característicos de fluidos em rotação na configuração acima citada. Seu objetivo é determinar experimentalmente as componentes da velocidade de uma partícula imersa neste fluido. A técnica utilizada é a filmagem do seu movimento. Os dados experimentais resultam de rotações situadas entre 50 e 190 rps, alturas do cilindro situadas entre 10 e 40 cm, e a partícula é solta desde o disco estático até 5 cm acima do disco inferior. Os resultados indicam que a técnica utilizada limita o estudo do escoamento à uma região radial no interior do cilindro, compreendida entre 1.0 < r < ~ 4.8 cm.

Orientador : Marcelo M. Santos / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica / Made available in DSpace on 2018-08-02T06:06:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 VillamizarRoa_ElderJesus_M.pdf: 2437330 bytes, checksum: f045362b02166aecc4cc7aa9ecb4f894 (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Consideramos m canais finitos com secções transversais constantes, com diâmetros dependendo de E. Tais canais são enchidos com fluido viscoso incompressível em estado estacionário. Nos extremos de cada cano, colocamos certos valores da pressão. Mostrada a existência e unicidade da solução, construímos uma solução aproximada de forma que nas saídas o fluxo é descrito como um fluxo de Poiseuille e numa vizinhança do cruzamento, o fluxo se comporta como uma solução reescalada do problema de Leray. Finalmente analisamos a convergência quando E tende a zero / Abstract: We consider m finite pipes with constant transversal section and é dependent diameter. This pipes will be filled with incompressible fluid in stationary regime. ln the exterior extremes of each pipe, boundary pressure values are given. Beside the proof of existence and unicity of solution, we exibit an aproximated solution. This aproximated solution behavior like a Poiseuille flow on the extremes of the pipes and an solution of a linear Leray problem elsewhere. Finally, we present the rate of convergence with é tending to zero / Mestrado / Mestre em Matemática

Orientador: Bruno Coraucci Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil / Made available in DSpace on 2018-08-03T19:05:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marquezini_IvandaSilva_M.pdf: 1342117 bytes, checksum: 8761559cef0e0d15f883ddeae99c9a78 (MD5) Previous issue date: 2000 / Mestrado