Orientador: Leonardo Goldstein Jr / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-18T09:15:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Faria_MarcoAntonioSperlde_M.pdf: 21991796 bytes, checksum: ff8d3b7f49b057a36a68b96272724c37 (MD5) Previous issue date: 1992 / Resumo: São analisadas as equações disponíveis na literatura, para a determinação do padrão de escoamento, o cálculo da fração de vazio, da perda de carga e do coeficiente de transmissão de calor, na condensação de substâncias puras, para escoamento no interior e exterior de tubos. Propõe-se uma metodologia para o dimensionamento termohidráulico de condensadores casco tubo, com condensação do lado dos tubos ou do lado do casco. Apresenta-se um programa, em linguagem FORTRAN, aplicando a metodologia proposta / Abstract: Not informed. / Mestrado / Mestre em Engenharia Mecânica

Tese (livre-docencia) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Limeira / Made available in DSpace on 2018-07-20T02:28:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Schiozer_Dayr_LD.pdf: 3172213 bytes, checksum: a2fb9eaeac34de71f3c9e26199b587b6 (MD5) Previous issue date: 1985 / Resumo: Este trabalho tem como objetivo estabelecer diretrizes para o projeto de dirigíveis, no que diz respeito ã influência da forma na resistência ao arrasto. É também feita uma indicação sobre as possibilidades de exploração da sustentação dinâmica no projeto. Acreditando muito que ao dirigível está reservado um importante papel no transporte de passageiros e carga, no capítulo 1, apresentamos breves considerações sobre as áreas de conhecimento, que devem ser entrelaçadas na pesquisa e desenvolvimento de veículos: escoamentos e técnicas de otimização para sistemas de transporte. No capítulo 2, procuramos esclarecer os nossos objetivos mostrando as limitações deste trabalho. Assim, apresentando a multiplicidade de critérios que norteiam a escolha da forma - aerodinâmica, estrutura e arranjo, principalmente - introduzimos o dirigível, comparando-o, sob alguns aspectos, a helicópteros e aviões. Finalmente, foram bem frisadas as limitações e os objetivos: não tratamos de análise de sistema de transporte e, sequer, do estabelecimento de critério geral para projeto de veículo; tratamos, única e exclusivamente, da análise de relação entre forma e resistência de arrasto, para corpos axissimétricos com indicações genéricas sobre sustentação dinâmica. Os objetivos ficaram claros: 19) Busca da geometria ótima no que concerne a arrasto, 29) Penalidades impostas no arrasto, quando se foge do ponto ótimo; 39) Análise e indicação dos aspectos que relacionam sustentação à forma. No capítulo 3, expõe-se a situação do problema, sob dois aspectos. Na primeira parte, procuramos apresentar as razoes da estagnação de pesquisa e desenvolvimento de dirigíveis durante quase meio século. A seguir, situamos o problema no que diz respeito a estudos que relacionem arrasto e sustentação ã forma: escassos, não sistemáticos e pouco confiáveis. As dificuldades de ensaios, sob semelhança dinâmica, nos indicam adotar os bons resultados obtidos com uma série sistemática de corpos de revolução, ensaiados para utilização em projetos submarinos: a serie 58. No capítulo 4, estabelece-se o processo de analise. O critério e o valor mínimo do arrasto específico por unidade de volume. O modelo matemático cria uma função objetivo; a busca é feita, com técnicas de otimização não lineares, para diversos pares de valores volume de velocidade, fixando o meio numa dada altitude e variando a geometria; também consideramos a posição da secção de área máxima, assim como os raios da curvatura da proa e da popa. Para a sustentação, a análise não é sistemática e se resume apenas num caso estudo. Os resultados são apresentados no capítulo 5, discutidos no capítulo 6 e as conclusões expostas no 7 .Nestes , fica evidenciado que: a) o valor ótimo da geometria independe de volume, de velocidade e de altitude; b) tal valor corresponde a um coeficiente prismático de 0,60 e um índice de esbeltez de 7,4; c) as penalidades em arrasto são pequenas, quando nos distanciamos, não muito, da geometria ótima, em decorrência do achatamento da função objetivo; d) características aerodinâmicas de arrasto podem ser sacrificadas, se houver exigências rigorosas de aspectos de manobra e de outras estruturais; c) a sustentação dinâmica, conseguida por vôo não axial, não e vantajosa no aspecto consumo de combustível; f) a resposta final de viabilidade econômica de sustentação dinâmica só pode ser dada após estudos que englobem todos os custos; g) é necessário analise de geometria não axissimetricas / Abstract: The purpose of this work is to establish the frameworks for airship design, concerning the relations between shape and drag. It also indicates the possibilites in exploring lift actions as design condition. We strongly believe that in the near future, the airship will be in full operation for cargo and passenger transportation. Then, in chapter I we introduce brief considerations about the fields which must be connected with the research and development of vehicles: fluid flows and optimization techniques for transportation systems. In chapter 2, we show a clear picture of our purpose, presenting restricting our work to a well defined area. Therefore, the multiplicity of criteria which govern the choice of shape - fluid dynamics, structure and general arrangement, mainly - we introduce the airship compared, in some aspects, to airplanes and helicopters. Finally we set forth the restrictions and our purposes: we will not analyse transportation systems and, even less, we will try to establish general criteria for unit vehicle design; we are restricted to the analysis of the connections between shape and drag for streamlined bodies of revolution, with additional surveys on lifting considerations. The purpose was clear: 1st: search on shape concerning drag aspects; 2nd: penalt1es on drag when the shape goes away from the optimum; 3rd: analysis and indication of relations between shape and lift. In chapter 3, we show the state of the art for the problem, in two aspects. The first one indicates the reasons why airship development was so inactive throughout almost half a century. The second shows the situation of research on drag and lift for streamlined bodies: scarces, not systematic and doubtful. The natural difficulties on testing under dynamic similarity conditions, suggest us to use model the results obtained on tests with a systematic series of streamlined bodies of revolution applied to the design of high speed submarines: Série 58. In chapter 4, we settle the method of analysis. The criterion is to find the best shape for minimum drag value, on the basis of equal displacement volume. We established the objective function; the search is developed using non linear optimization techniques; for several pairs volume - speed and fixed static fluid conditions, the shape is analysed through the variation of fineness ratio and prismatic coefficient; we also considered position of maximum area section as well as tai 1 and nose radius. For lift considerations the analysis is not systematic. The results are presented in chapter 5, discussed in chapter 6 and conclusions are established in chapter 7. Then, it is possible to point out that: a) The optimum shape is independent of volume, speed and altitude; b) the optimum corresponds to a prismatic coefficient close to 0,.60 and a fineness ratio around 7,4; c) the penalties on drag are small when the shape goes not so far away from the optimum, as a consequence of the flatten shape of the objective function; d) the aerodynamic considerations of drag can be sacrified if there are stronger reasons concerning structure and maneuvering; e) the lift that results from non axial flight is not advantageous in respect to fuel consumption; f) final answers about economical aspects of the lift under non axial flights can be stated only when complete analysis is conducted based on general economic criterion; g) it is necessary to keep doing some research on non symmetrical shapes / Tese (livre-docencia) - Univer / Livre Docente em Engenharia Mecânica

O presente trabalho, dissertação visando a obtenção do titulo de mestrado em engenharia na Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, é fruto de pesquisa bibliográfica de dados secundários de pesquisa de campo sobre qualidade de águas de chuva após os primeiros escoamentos superficiais. A pesquisa procurou propor e discutir o conceito de uso da água de escoamentos superficiais próximos, como uma das ferramentas para o desenvolvimento e implantação de empreendimentos e programas de gerenciamento de águas. São apresentados e analisados alguns estudos, internacionais selecionados, de qualidade com identificação e quantificação de poluentes de águas provenientes de telhados, pátios e jardins, de ruas e provenientes de áreas maiores como bairros. A análise de resultados das dez pesquisas selecionadas, ao final, possibilitou o conhecimento geral da qualidade de águas da drenagem urbana em seus primeiros momentos. Foi possível, igualmente, identificar usos para essas águas, que revelam-se como mais um manancial de interesse econômico e ambiental, com qualidade. A análise dos estudos permitiu concluir que uso de água de escoamentos superficiais próximos, ou seja água captada em locais próximos a incidência da chuva, é ferramenta básica para o desenvolvimento de empreendimentos que visem a economia de água tratada bem como visem melhorias ambientais. / This work was conducted aiming a master degree in Engeneering in Escola Politécnica of Universidade de São Paulo, and deal with secondary data obtained in field’s researches about rain water quality in the initial run-off. This research intended to propose and to discuss the concept of use of the water from initial run-off, as one of the tools to develop and implant achievement and management programs of waters. It is presented and analyzed some international studies of quality with measure of pollutant components in water obtained from roofs, backyards and gardens, from streets and from bigger areas like several blocks. The date analysis of ten researches selected leads to the improving of the general knowledge of the urban drainage waters quality in its first run-off. This academic work produced, in the same way, the identification of uses for the rain water after first run-off, which was reveled as a source of economic and environmental interest. Analyzing the studies allowed conclude that the use of water after first run-off is basic tool for the development of achievements that seek the economy of treated water as well as environmental improvements.

Este trabalho apresenta resultados numéricos para o escoamento incompressível axial laminar em feixes de barras. Para discretização das equações de transporte é empregado o método de volume-de-controle aplicado a um sistema de coordenadas generalizadas. Os resultados reproduzem primeiramente o escoamento em dutos de várias formas através do mapeamento do campo físico (X,Y) no domínio computacional (n). Soluções numéricas e analíticas são comparadas com a finalidade de se qualificar o programa computacional desenvolvido. Em seguida, são mostradas soluções para o escoamento em feixes de barras dispostos em arranjos triangular e quadrado. Também nestes casos os resultados apresentam concordância satisfatória com soluções analíticas existentes.

Neste trabalho é apresentada uma análise numérica para predição de escoamentos turbulentos incompressíveis em geometrias complexas. Modelos de turbulência k - e não lineares que representam um avanço sobre modelos de viscosidade turbulenta clássicos (linear), foram empregados em um sistema de coordenadas generalizadas na solução de diversos tipos de escoamentos bidimensionais e com recirculação. O método numérico utilizado para a discretização das equações foi o método de volumes finitos com arranjo co-localizado. O algoritmo SIMPLE foi usado para relaxação do sistema de equações algébricas obtido. A resolução do sistema linear de equações resultante foi feita através do método SIP. A função de parede clássica e um modelo de Baixo Reynolds foram utilizados para descrever o escoamento próximo à parede. Aqui foi proposto um tratamento numérico inovador para os termos difusivos não lineares das equações de momentum a fim de se evitar dificuldades de convergência em alguns casos específicos. O tratamento consiste em dividir os fluxos difusivos não lineares em um termo implícito, na matriz dos coeficientes e outro explícito agrupando ao termo fonte. Na literatura, não há informação específica sobre o tratamento numérico destes termos não lineares. Resultados para escoamentos turbulentos bidimensionais foram obtidos usando um total de quatro diferentes modelos. As formas linear e não linear do modelo k - e usando as abordagens de Alto e Baixo Reynolds foram empregadas. Assim, as formulações de Alto Reynolds foram designadas respectivamente por L_HRN e NL_HRN, e os mesmos modelos aplicando a formulação Baixo Reynolds foram chamados de L_LRN e NL_LRN. De uma forma geral, o modelo não linear usando a abordagem Baixo Reynolds, NL_LRN, apresentou melhor desempenho que os demais. Também foi analisado o desempenho dos modelos não lineares (NL_HRN e NL_LRN) na predição de escoamento secundário que ocorre em dutos de seção não circular. Nestes casos, modelos isotrópicos são incapazes de descrever o escoamento secundário em tais canais.

O presente trabalho, dissertação visando a obtenção do titulo de mestrado em engenharia na Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, é fruto de pesquisa bibliográfica de dados secundários de pesquisa de campo sobre qualidade de águas de chuva após os primeiros escoamentos superficiais. A pesquisa procurou propor e discutir o conceito de uso da água de escoamentos superficiais próximos, como uma das ferramentas para o desenvolvimento e implantação de empreendimentos e programas de gerenciamento de águas. São apresentados e analisados alguns estudos, internacionais selecionados, de qualidade com identificação e quantificação de poluentes de águas provenientes de telhados, pátios e jardins, de ruas e provenientes de áreas maiores como bairros. A análise de resultados das dez pesquisas selecionadas, ao final, possibilitou o conhecimento geral da qualidade de águas da drenagem urbana em seus primeiros momentos. Foi possível, igualmente, identificar usos para essas águas, que revelam-se como mais um manancial de interesse econômico e ambiental, com qualidade. A análise dos estudos permitiu concluir que uso de água de escoamentos superficiais próximos, ou seja água captada em locais próximos a incidência da chuva, é ferramenta básica para o desenvolvimento de empreendimentos que visem a economia de água tratada bem como visem melhorias ambientais. / This work was conducted aiming a master degree in Engeneering in Escola Politécnica of Universidade de São Paulo, and deal with secondary data obtained in field’s researches about rain water quality in the initial run-off. This research intended to propose and to discuss the concept of use of the water from initial run-off, as one of the tools to develop and implant achievement and management programs of waters. It is presented and analyzed some international studies of quality with measure of pollutant components in water obtained from roofs, backyards and gardens, from streets and from bigger areas like several blocks. The date analysis of ten researches selected leads to the improving of the general knowledge of the urban drainage waters quality in its first run-off. This academic work produced, in the same way, the identification of uses for the rain water after first run-off, which was reveled as a source of economic and environmental interest. Analyzing the studies allowed conclude that the use of water after first run-off is basic tool for the development of achievements that seek the economy of treated water as well as environmental improvements.

O difusor de seção anular é frequentemente empregado em turbinas a gás de motores aeronáuticos, dada sua característica de alcançar elevada pressão em espaço físico limitado. Guias e normas que auxiliem no projeto otimizado desse tipo de difusor não contemplam as diversas condições de contorno e regimes de escoamento nos quais o dispositivo pode operar. Para tanto, técnicas de modelagem numérica têm sido aplicadas para predizer o comportamento do escoamento nesse dispositivo e o seu desempenho. Este trabalho propõe a aplicação de ferramenta CFD (Dinâmica dos Fluidos Computacional) para análise dos efeitos no desempenho do difusor tipo anular de núcleo paralelo devido às variações do seu ângulo de divergência e dos números de Reynolds e de Mach do escoamento. O programa FLUENT 13.0 é utilizado para execução das simulações de escoamentos em regimes incompressível e compressível, empregando-se o modelo de turbulência - realizável e tratamento de parede melhorado. As equações de conservação de massa, de quantidade de movimento e de energia são resolvidas pelo emprego do Método dos Volumes Finitos (MVF). Adotou-se a formulação bidimensional axissimétrica para o domínio computacional, assim como as hipóteses de escoamento de ar turbulento, subsônico, em regime permanente, ausência de swirl e ação gravitacional desprezível. Nas simulações de escoamento incompressível, as propriedades do ar são constantes e condição de contorno de velocidade é atribuída na entrada do domínio. Em regime compressível, o fluido é tratado como gás ideal e condição de vazão mássica e temperatura total são impostas na entrada. Na saída da geometria é especificada condição da atmosfera padrão. As paredes são tratadas como adiabáticas, não-deslizantes e não-rugosas. Estudo de refinamento de malha é realizado para garantir a independência da malha nos resultados. O método numérico é validado pela comparação dos resultados obtidos para o coeficiente de recuperação de pressão estática ( ) com dados de estudos experimentais disponíveis na literatura. Os resultados são apresentados para os difusores com ângulos de divergência de , e . Dos resultados, percebe-se que as recirculações se acentuam com o aumento do ângulo e que o fenômeno de separação de escoamento pode ocorrer de forma cada vez mais precoce, seguido de perda acentuada de pressão estática. Além disso, variações nas propriedades do fluido próximo à parede do difusor, quando sujeito a escoamento compressível, contribuem com o melhor desempenho do mesmo se comparado aos resultados do difusor sob regime incompressível.

Para a certificação de uma nova aeronave ée necessário se proceder ao chamado teste de fumaça. O objetivo deste teste ée aferir a verdadeira capacidade dos equipamentos de evacuação da cabine de passageiros, no caso eventual de entrada de fumaça na mesma. Em geral, tal procedimento ée experimental, o que torna o custo consideravelmente alto, devido a construção do modelo além do elevado número de homens-hora necessário. Nessas condições, através de simulações numéricas pode-se baratear sobremaneira o processo como um todo, tanto no que concerne à otimização do modelo a ser construído quanto aos ensaios a serem realizados. O presente trabalho desenvolve em sua forma básica, um procedimento numérico para simulação de escoamento de fumaça em cabine de passageiros de uma aeronave comercial de transporte. Para tanto, utilizou-se o pacote comercial aerotermodinâmico para cálculo de escoamentos, FLUENT. Simulou-se inicialmente o escoamento laminar, e em seguida o caso turbulento. O foco principal foi simular numericamente o modelo em regime permanente. Entretanto, para se ter uma idéia do tempo total de entrada que resultasse em uma densidade relativa de fumaça crítica, foi simulado também um caso transiente.

No presente trabalho são apresentadas simulações bi e tridimensionais de escoamentos em canais com expansão brusca, usando dinâmica de fluidos computacional (CFD). O objetivo é analisar as zonas de recirculação formadas à jusante da expansão para escoamentos laminares. As configurações geométricas são baseadas em trabalhos experimentais com razão de expansão (ER) igual a 1,9423 e razão de aspecto (AR) igual a 36 e com ER=2 e AR=8. Resultados de escoamentos bidimensionais (assumindo hipótese de bidimensionalidade no plano central do canal) e tridimensionais com AR=36 são apresentados para valores de Reynolds abaixo de 2500. Também são apresentados resultados tridimensionais com AR=8 para números de Reynolds abaixo de 400. O conjunto de equações diferenciais parciais (continuidade e quantidade de movimento) foi resolvido usando os métodos numéricos de elementos (Petrov-Galerkin compensado) e volumes finitos (upwind de 1 e 2 ordem) com um algoritmo não permanente, obtendo soluções estáveis permanentes com t?8. Os estudos de malha de volumes finitos mostraram que o elemento quadrilateral uniforme apresenta resultados mais coerentes com os experimentais. Comparando os resultados das simulações bidimensionais e tridimensionais (AR=36) com os experimentais da literatura, os resultados bidimensionais para x1/s apresentam melhor concordância com os experimentais. No entanto, os resultados tridimensionais apresentaram melhor concordância com os resultados experimentais para as outras zonas de recirculação. Portanto, as diferenças encontradas entre os resultados experimentais e numéricos não são devidas aos efeitos tridimensionais não capturados pelo modelo numérico bidimensional. As discordâncias podem estar sendo causadas por fenômenos não relatados nos trabalhos experimentais.

Este trabalho tem como objeto de estudo a análise de escoamentos da dupla - difusão em um meio poroso rígido, isotrópico e homogêneo totalmente saturado por um fluido incompressível e monofásico para os regimes laminar e turbulento. As equações de transporte mássico e de energia macroscópicas apresentadas são obtidas a partir do conceito de "Dupla Decomposição", o qual considera tanto as flutuações temporais quanto os desvios espaciais dos valores médios. Pretende-se demonstrar os mecanismos adicionais de transporte matematicamente derivados das flutuações temporais e desvios espaciais da temperatura, concentração mássica e da velocidade em todo domínio de análise. Estas equações são discretizadas pelo método dos volumes finitos com arranjo co-localizado num sistema de coordenada não-ortogonal e as equações algébricas resultantes são resolvidas pelo algoritmo SIP (Scheme Implicit Proceding). O método SIMPLE é usado para o acoplamento pressão - velocidade. Os resultados são comparados com dados numéricos disponíveis na literatura.