Orientador: Ivone Gohr Pinheiro. / Co-orientador: José Alexandre B. Valle. / Dissertação (mestrado) - Universidade Regional de Blumenau, Centro de Ciências Tecnológicas, Programa de Pós-Graduação de Engenharia Ambiental.

Orientador: Henry França Meier. / Coorientador: Lucio Cardozo Filho. / Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Centro de Ciências Tecnológicas, Universidade Regional de Blumenau, Blumenau.

Orientador: Marcela Kotsuka da Silva Câmara Bastos. / Coorientador: Henry França Meier. / Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Centro de Ciências Tecnológicas, Universidade Regional de Blumenau, Blumenau.

Orientador: Jaci Carlo Schramm Câmara. / Coorientador: Henry França Meier. / Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Centro de Ciências Tecnológicas, Universidade Regional de Blumenau, Blumenau.

Estimativas de desempenho de compressores axiais através de métodos numéricos, entre eles o Método da Curvatura das Linhas de Corrente, são ferramentas utilizadas para reduzir o custo e o tempo de desenvolvimento de compressores axiais. A qualidade dos resultados está intimamente ligada às correlações que relacionam o escoamento à máquina, isto ée, correlações de incidência de mínima perda, de perda de pressão total e de desvio. O presente trabalho estuda as diferenças dos resultados obtidos com diferentes correlações de modo a definir a validade destas nos casos estudados e apontar as possibilidades de desenvolvimento do programa disponível no ITA. Pretende-se, desta forma, que as limitações do método, devido as simplificações necessárias, sejam totalmente exploradas. Foram simulados dois compressores: um estágio de "fan" de razão de pressão 1,35 (estágio NASA 53) e um estágio de compressor de alto desempenho construído com perfil MCA (estágio NASA 37).

Este trabalho apresenta um sistema para a geração, captura e processamento de imagens de escoamentos hidrodinâmicos ao redor de corpos rígidos, visando a determinação quantitativa e qualitativa de suas propriedades. Para a geração das imagens, construiu-se um túnel hidrodinâmico vertical de baixa turbulência, operado pela ação da gravidade, no interior do qual escoamentos ao redor de diferentes modelos podem ser obtidos. Para a visualização dos escoamentos, optou-se pelo emprego da técnica de injeção de corantes líquidos, através de longas agulhas hipodérmicas instaladas a montante do modelo ensaiado. As imagens assim geradas foram capturadas em película química fotossensível ou em fita magnética, conforme o tipo de ensaio realizado. Informações qualitativas sobre diferentes tipos de escoamentos externos foram obtidas mediante a análise de imagens estáticas, permitindo identificar a estrutura do escoamento em função do número de Reynolds. Medidas do comprimento da região de recirculação e das distâncias entre vórtices em uma esteira turbilhonária a jusante de um cilindro circular foram, também, realizadas, por meio da interpretação de imagens estáticas processadas digitalmente. Dados quantitativos dos escoamentos estudados foram obtidos por contagem de fotogramas, cuja identificação é obtida por meio de uma nova técnica de geração do código de tempo por superposição de imagens - denominada SITC (Superimposed Image Time Coding) - desenvolvida no âmbito deste trabalho. Mais especificamente, este método foi utilizado na análise do escoamento ao redor de quatro diferentes geometrias - perfil cilíndrico (Re<590), quadrado (Re<1200), elíptico de razão de raios de 0,6 (Re<4000) e retangular de razão de aspecto de 1/16 (Re<1500), para os quais foram determinados os número de Strouhal em função do número de Reynolds. Este método foi empregado, ainda, na obtenção da velocidade de propagação de vórtices na esteira de von Kármán produzida por um cilindro circular. Sempre que possível, os resultados obtidos foram confrontados com dados de outros autores - obtidos numericamente ou por diferentes métodos experimentais - revelando boa concordância. Esta constatação, além de assegurar a validade dos resultados apresentados no contexto deste trabalho, comprova o valor da visualização como ferramenta de análise qualitativa e quantitativa de escoamentos.

Este trabalho consiste na simulação de escoamentos aerodinâmicos sobre configurações tipo foguete, para os casos de um corpo isolado e de uma geometria multicorpo, utilizando as equações de Navier-Stokes com média de Reynolds, com aproximação de camada fina. Estas equações são implementadas em diferenças finitas, utilizando o algoritmo implícito de fatorização aproximada de Beam e Warming. O fenômeno de turbulência é modelado com o modelo algébrico de viscosidade de vórtice, de duas camadas, de Baldwin e Lomax. Os resultados obtidos são comparados com dados experimentais e a concordância é muito boa. Contornos de pressão e densidade são também apresentados para se comprovar a validade física da simulação. Finalmente, apresentam-se conclusões e idéias para trabalhos futuros.

Uma teoria aeroacústica é estudada e aplicada em aerodinâmica. O objetivo é experimentá-la na determinação do efeito de proximidade de paredes de túneis de vento na distribuição de pressão sobre modelos ensaiados. O método consiste em resolver as equações de conservação da massa e da qualidade de movimento para escoamento incompressível reescritas com o uso da técnica de funções generalizadas. Estas equações são combinadas e assumem a forma da versão incompressível da equação de Ffowes Williams & Hawkings. Os termos componentes desta equação básica da teoria aeroacústica são estudados, e a equação diferencial é transformada numa forma integral com o uso da técnica da função de Green. Os integrandos resultantes são simplificados dentro do contexto de escoamento invíscido, bidimensional, regime permanente, pequenas perturbações e condições não-sustentadoras. São usadas Técnicas de integração eficientes para interpretar e calcular as integrais singulares resultantes. Os resultados obtidos indicam que a abordagem aeroacústica apresenta-se como uma opção eficiente para cálculo do campo de pressões de um escoamento interno simples. A aplicação deste método a problemas mais complexos deverá incluir termos de campo desprezados nesta pesquisa.

No presente trabalho é feito um estudo do escoamento incompressível sobre corpos rombudos planos, através de modelos simples que descrevem os parâmetros importantes deste escoamento. Com base na equação da conservação da energia é desenvolvido um modelo para o escoamento médio na região de formação. O acoplamento deste modelo com a teoria da linha de corrente livre permite a determinação teórica dos coeficientes médios de arrasto e pressão na base de alguns corpos rombustos. Para generalizar os resultados acima, foi desenvolvido um método numérico para a solução do modelo da linha de corrente livre. Analisando-se o escoamento sobre um corpo rombudo com placa divisória (&quot;splitter plate&quot;), mostra-se a importancia do comprimento da região de formação na determinação teórica dos coeficientes médios de arrasto e pressão na base. Observa-se também, que o comprimento acima pode modelar, de uma forma indireta, a influência da forma da base dos obstáculos (parte do corpo imersa na esteira). Uma análise paramétrica dos dados experimentais de diversos corpos rombudos planos resultou em um novo número adimensional que descreve a similaridade entre as esteiras. Este parâmetro adimensional é utilizado na formulação de um método empírico para a correção de resultados experimentais, de modo a retirar os efeitos causados pela interferência das paredes de um túnel. Com a teoria da avenida de vórtices de von Karman (&quot;Karman vortex street&quot;) e com o critério de estabilidade de Kronauer, determinam-se os parâmetros que caracterizam a esteira de diversos corpos rombudos, verificando-se boa concordância entre teoria e experiência.

Este trabalho descreve o ensaio aerodinâmico experimental de corpos rombudos constituídos por três modelos de ônibus construídos em madeira. Os ensaios tiveram como objetivo estudar experimentalmente a influência da inclinação da superfície frontal dos modelos sobre os coeficientes aerodinâmicos e sobre a distribuição de pressão nas diversa superfícies dos modelos. Uma mesa automobilística e medidores de pressão estática, e anemômetro de fio quente foram utilizados na medição. A visualização do escoamento na esteira foi conseguida com auxílios de fios de lã. Este trabalho consegui identificar algumas características que permitem o coeficiente de arrasto diminuir sem que os coeficientes de estabilidade do veículo fossem afetados.