Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2016-01-08T16:48:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 81185.pdf: 2346116 bytes, checksum: 5a03735b7707061d9b0c603e7a13bb1a (MD5) Previous issue date: 1990 / O presente trabalho apresenta uma metodologia para a solução de escoamentos bi-dimensionais sobre corpos de geometrias arbitrárias, em coordenadas generalizadas usando variáveis co-localizadas. O uso de variáveis co-localizadas não tem recebido a adequada atenção dos analistas numéricos que usam volumes finitos devido as dificuldades inerentes ao acoplamento pressão-velocidades presente nas equações de Navier-Stokes. Se por um lado o uso de variáveis desencontradas introduz o adequado acoplamento entre a pressão e a velocidade para escoamentos incompressíveis, introduz também a necessidade de diferentes volumes de controle para as variáveis dependentes. Para situações tridimensionais, empregando-se coordenadas generalizadas, isto acarreta o armazenamento de um grande número de informações geometricas para cada volume de controle, o que torna inviável o uso de variáveis desencontradas. Associada ao maior armazenamento está a necessidade de um número maior de operações algébricas, como por exemplo, no cálculo dos fluxos mássicos nas interfaces do volume de controle, ocasionando um maior tempo de computação. Neste trabalho é desenvolvido um modelo numérico empregando variáveis co-localizadas que apresenta excelente desempenho quando comparado com o modelo que emprega variáveis desencontradas. O modelo emprega uma linearização do tipo Newton-Raphson para o fluxo de massa, o que permite resolver problemas para escoamentos de alta e baixa velocidades. Para a validação do modelo são analisados problemas bi-dimensionais em coordenadas cartesianas e generalizadas. Em coordenadas cartesianas são analisados os problemas do escoamento a baixa velocidade na região de entrada de um duto constituído de placas paralelas e o problema do escoamento supersônico sobre um anteparo plano, enquanto que em coordenadas generalizadas são analisados os problemas de escoamento sobre o perfil NACA 0012, sobre a parte frontal do VLS, sobre um cone, sobre uma cunha e sobre a região do VLS onde se encontram os boosters, admitindo uma situação bi-dimensional.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2016-01-08T17:19:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 83626.pdf: 2127045 bytes, checksum: e43247dd93d1d62b5c6efdc0696deabf (MD5) Previous issue date: 1991 / O presente trabalho foi realizado para simular escoamentos cujos efeitos de turbulência e de dissipação viscosa são muito atuantes, particularmente nos escoamentos supersônicos sobre superfícies tais como as das aeronaves. Nos escoamentos supersônicos, a simulação numérica usando as equações de Euler tem obtido bons resultados quanto ao coeficiente de pressão, mas, essas soluções não fornecem os coeficientes de atrito sobre as superfícies nem os efeitos da dissipação viscosa, os quais são importantes para a engenharia. Por exemplo, conhecendo os coeficientes de pressão e de atrito, podemos obter as tensões atuantes nas superfícies consideradas, os quais podem ser utilizados para cálculos estruturais em veículos, previsão de suporte em tubulaçoes, cálculo de arrasto em veículos, determinação de energias perdidas, etc. E conhecendo os efeitos da dissipação viscosa, podemos obter a distribuição da temperatura superficial, com isso, estimar a isolação necessária para proteger as partes internas a superfície sensíveis ao calor e escolher o material à confecção da superfície. Portanto, com o objetivo principal de obter essas duas variáveis, coeficiente de atrito e efeito da dissipação viscosa, para os escoamentos exteriores a superfícies, foi proposto o presente trabalho, no qual foram utilizadas as equações de Navier-Stokes.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico. / Made available in DSpace on 2016-01-08T20:36:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 103903.pdf: 16425571 bytes, checksum: 9d16ff25fc735e22b5e1447e8aeaa1fd (MD5) Previous issue date: 1996 / Determinação da localização de interfaces,-entre fluídos, no interior das cavidades de meios porosos tridimensionais. Utiliza-se a teoria dos conjuntos juntamente com a operação da morfologia matemática chamada abertura. Simulam-se processos entre passos de equilíbrio em que o fluído que adentra o meio poroso pode ser molhante ou não-molhante e o fluído que é deslocado pode ser idealmente compressível ou incompressível.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina. Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Emgenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-20T09:54:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 201216.pdf: 1097393 bytes, checksum: b87502317e98f2d7981fe1f6fe3a7a42 (MD5) / Neste trabalho é apresentado um modelo de Boltzmann baseado no conceito de mediadores de campo para a simulação de escoamentos bifásicos. Para que a difusividade da mistura seja controlada independentemente das viscosidades e ainda que estas viscosidades sejam independentes, propõe-se um operador de colisão do tipo BGK que admite três tempos de relaxação distintos, os quais dependem das concentrações relativas de cada fase. Os mediadores são usados para promover a separação das fases no caso imiscível. São obtidas as equações macroscópicas para o transporte de massa e quantidade de movimento, bem como expressões analíticas para os respectivos coeficientes de transporte: difusividade e viscosidade. Além disso, também é deduzida a largura da interface e tensão interfacial para fluidos imiscíveis. São apresentados resultados de simulação que confirmam a análise teórica.

Uma grande parte dos medidores de vazão instalados em todo mundo são placas de orifício. Existem motivos para esta grande aceitação: o seu baixo custo e a boa precisão destes medidores, isto quando se trata de escoamentos monofásicos. Para estes escoamentos uma grande quantidade de dados técnicos estão disponíveis na literatura. Entretanto quando se trata de escoamentos multifásicos a quantidade de informações técnicas disponíveis é muita pequena. Além disto é bem conhecido que as informações obtidas para os escoamentos monofásicos não pedem ser transferidas aos multifásicos sem comprometer a exatidão das medidas. O objetivo deste trabalho é obter informações a respeito do comportamento de escoamentos bifásicos água-ar, ao passarem por uma placa de orifício de bordos chanfrados. Este estudo está baseado na resposta dinâmica das flutuações no escoamento (flutuação do diferencial de pressão) e a posição da veia contraída na placa de orifício. Estas informações, permitirão no futuro estabelecer uma correlação entre estes escoamentos e fornecer subsídios para futuros trabalhos que possibilitem a redução nos erros cometidos ao se usar placas de orifício na medida de escoamentos bifásicos. / Orifice plate is one of the most used flow meter, all over the world. There are good reasons for the great usage: low costs and good uncertainty, which is true for single-phase flow situations, only. Great amount of data are also available in the technical literature. For multi-phase flow situations, thougt, the amount of data is not so. It is well known, from the experience, that technical informatios coming from a singlephase flow situation can not be used straighforward in multi-phase flow, without compromising the uncertainty of the measurement. The purpose of this work is provide more information about the orifice plate in two-phase flow mixture, air-water, to better understand the flow behaviour. The study is basead on the dynamic response of the flow fluctuations (differential pressure fluctuations) and on the position of the vena contracts in the sharp orifice plate. These informations might give good correlation between both types of flow and, in the future, reduce the uncertainty of the measurements in two-phase flow situations.

Resumo: Esta pesquisa visa apresentar os resultados de um modelo numérico e comparar com os de um modelo reduzido em escoamentos turbulentos. Foi enfocado o escoamento sobre o vertedouro da UHE São Salvador e foram comparados os resultados (pressões, velocidades, vazão e linha de água) dos modelos numérico e físico. A aplicação de modelos numéricos como uma primeira análise de arranjos de estruturas hidráulicas pode ser de grande utilidade facilitando posteriores estudos em modelos reduzidos físicos. Também pode ser uma importante ferramenta quando questões econômicas ou de cronograma não permitem a utilização de um modelo físico reduzido. Foi utilizado o software FLOW-3D® que usa o método dos volumes finitos para a solução de diversos problemas de mecânica dos fluídos tanto em regime forçado como com superfície livre. Em termos gerais, o método dos volumes finitos utiliza uma malha retangular para resolver o balanço de massa e de quantidade de movimento em um elemento (volume) através da discretização das equações de Reynolds. São apresentados os resultados das simulações numéricas utilizando diferentes discretizações de malha e as diferenças em relação ao modelo físico. Verifica-se que os resultados numéricos dependem fortemente do tamanho da malha. Também foi feita uma análise de sensibilidade dos efeitos da variação da rugosidade mostrando a necessidade de calibração do modelo numérico. Em muitos casos de aplicação de modelos numéricos não se dispõem de medidas físicas para tal calibração, sendo necessário à adoção de valores apresentados na literatura. Também pôde ser onstatada a importância das condições de contorno e da abrangência do domínio de calculo nos resultados computacionais.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:34:58Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2004-10Bitstream added on 2014-06-13T19:44:44Z : No. of bitstreams: 1 catai_re_dr_guara.pdf: 5048506 bytes, checksum: 92a0c290f63def07988a569548fd0d34 (MD5) / Universidade Estadual Paulista (UNESP) / Diante do elevado desenvolvimento tecnológico mundial, o processo de retificação surge cada vez mais como um dos processos de usinagem mais importantes dentro das indústrias. Diante disto, na procura incessante por processos mais capazes e econômicos é que as empresas vêm buscando a otimização da retificação, por exemplo, através da redução da quantidade de fluido de corte a ser utilizada. Desta forma este projeto pretendeu explorar o conceito da utilização racional de fluidos de corte no processo de retificação, e a utilização de defletores aerodinâmicos para minimizar os efeitos das camadas de ar provindas da rotação do rebolo. Foram utilizados dois fluidos de corte (uma solução sintética e um óleo emulsionável), duas ferramentas abrasivas (um rebolo convencional e outro superabrasivo de CBN com ligante vitrificado), um bocal convencional (para o sistema de lubri-refrigeração convencional) e um bocal otimizado de formato arredondado (para o sistema otimizado, que conta ainda com o emprego ou não dos sistemas defletores). Nas condições de aplicação otimizada, fez-se quatro variações da velocidade de saída do fluido, partindo-se de uma relação unitária (velocidade de saída do fluido de corte igual à velocidade de corte do rebolo), tentando verificar se uma velocidade de fluido um pouco menor poderia afetar negativamente às variáveis de saída analisadas (força tangencial de corte, energia específica de retificação, emissão acústica, rugosidade, desgaste diametral, circularidade, tensão residual e microscopia eletrônica de varredura), com o intuito de se buscar a mínima quantidade de fluido de corte possível de ser aplicada sem prejudicar o processo e a qualidade final das peças. Os resultados mostraram a eficiência na utilização dos defletores aerodinâmicos na condição otimizada, os quais para todas... . / Given the high world technological development, the grinding process appears like one of the most important processes inside the industries. Thus, companies are looking for the optmization of the grinding process, for example, through the reduction of the amount of cutting fluid used as the incessant search for more capable and economical processes takes place. Therefore, this project intended to explore the concept of the rational use of cutting fluids in the grinding process, and the utilization of the aerodynamics deflectors to minimize the effects of the air layers created by the grinding wheel rotation. Two cutting fluids (a synthetic cutting fluid and an emulsion oil), two grinding wheels (a conventional and other CBN superabrasive grinding wheel with vitrified bond), a conventional nozzle (for the conventional system of coolant and lubrication) and an optimized nozzle with round format (that was used with and without the deflector system) were used. For conditions of optimized coolant and lubrication, four variations of the coolant jet speed were developed, starting from the unitary relationship (coolant jet speed equal to the wheel peripheral speed), trying to verify whether a minor coolant jet speed could affect negatively the output variables (tangential cutting force, grinding specific energy, acoustic emission, roughness, diametrical wear of grinding wheel, roundness, residual stress and scanning electron microscopy), with the intention of looking for the minimal quantity of cutting fluid that can be applied without harming the process and the final quality of the workpieces. The results showed the efficiency of the aerodynamic deflectors in the optimized coolant/lubrication for all the machining conditions. In relation to the different coolant jet speeds used, it has been noticed that the tendency was to improve the final... (Complete abstract, click electronic address below).

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:35:40Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-03-11Bitstream added on 2014-06-13T19:46:37Z : No. of bitstreams: 1 cordeirojunior_lc_dr_guara.pdf: 26764904 bytes, checksum: f7a14544620922ba6b0419870a35c082 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Neste trabalho estuda-se a convecção mista laminar em regime permanente em cavidades retangulares com fonte de calor para diferentes razões de aspecto. Para a determinação das distribuições de velocidades e temperaturas são utilizadas as equações da conservação da massa quantidade de movimento e de energia com a aproximação de Boussinesq. A solução das equações diferenciais é feita através do método de volumes finitos utilizando o esquema de discretização de Power-Law, proposto por Patankar e o procedimento SIMPLE foi empregado para obtenção do acoplamento pressão-velocidade. O modelo foi inicialmente utilizado para simulação de convecção natural, com objetivo de validação e comparação com resultados de problemas similares encontrados na literatura. Posteriormente foi estudad a convecção mista, para diferente condições de contorno envolvendo temperaturas conhecidas e paredes adiabáticas, variando-se a potência dissipada, o fluxo de massa injetado e a razão de aspecto da cavidade. Como resultados, são apresentado valores para o número de Nusselt baseado no coeficiente global de transferência de calor em função do número de Rayleigh, do número de Richardson e da razão de aspecto. Os resultados confirmam que a convecção mista é mais efetiva para a transfrência de calor do que a convecção natural, exceto para uma pequena faixa de número de Richardson e em cavidades de razão de aspecto elevada, quando a formação de recirculações junto à base da fonte geradora desvia o escoamento forçado piorando a transferência de calor. / In this work, the steady state laminar mixed convection inside a rectangular enclosure with discrete heat source for different aspect rations is studied. The velocity an temperature distributions were perfomed using the mass, momentum and energy conservation equations with the Boussinesq aprroximation. The differential equations solutions were carried out by the finite volume method using the power-law discretization, scheme, proposed by Patankar and the SIMPLE algorithm to obtain the pressure-velocity relationship. The developed model was first used to simulate natural convection processes in order to validate it through comparison with results for similar problems found in the open literature. After that the mixed convection, comsidering different boundary condition combinations, including prescribed temperatures and adiabatic walls, varying the dissiáted heat, the injected flow rate and enclosure aspect ratio. As results, the Nusselt number based on the overall heat transfer coefficient, behavior is presented as functions of Rayleigh and Richardson numbers and enclosure aspect ratio. The results confirm that the mixed convection is a more effective heat transfer mechanism than natural convection except fpr a narrow Richardson number range and high aspect ratios when the formation of recirculations near the heat source base mdeviates the forced flow away of the source.

O uso da mecânica de fluidos computacional no estudo de processos envolvendo o escoamento de fluidos poliméricos está cada vez mais presente nas indústrias de transformação de polímeros. Um código computacional voltado a esta função, para que possa ser aplicado com sucesso, deve levar a predições mais próximas possível da realidade (modelagem), de uma forma relativamente rápida e eficiente (simulação). Em relação à etapa de modelagem, o ponto chave é a seleção de uma equação constitutiva que represente bem as características reológicas do fluido, dentre as diversas opções existentes. Para a etapa de simulação, ou seja, a resolução numérica das equações do modelo, existem diversas metodologias encontradas na literatura, cada qual com suas vantagens e desvantagens. Neste tópico se enquadra o trabalho em questão, que propõe uma nova metodologia para a resolução das equações governantes do escoamento de fluidos viscoelásticos. Esta se baseia no método dos volumes finitos, usando o arranjo co-localizado para as variáveis do problema, e na utilização de aproximações de alta ordem para os fluxos médios lineares e não-lineares e para outros termos não lineares que surgem da discretização das equações constitutivas. Nesta metodologia, trabalha-se com os valores médios das variáveis nos volumes durante todo o processo de resolução, sendo que os valores pontuais são obtidos ao final do procedimento via deconvolução. A solução do sistema de equações não lineares, resultante da discretização das equações, é feita de forma simultânea, usando o método de Newton São mostrados então, resultados da aplicação da metodologia proposta em problemas envolvendo escoamentos de fluidos newtonianos e fluidos viscoelásticos. Para descrever o comportamento reológico destes últimos, são usadas duas equações constitutivas, que são o modelo de Oldroyd-B e o modelo de Phan-Thien-Tanner Simplificado. Por estes resultados pode-se ver que a metodologia é muito promissora, apresentando algumas vantagens frente às metodologias convencionais em volumes finitos. A implementação atual da metodologia desenvolvida está restrita a malhas uniformes e, consequentemente, soluções para problemas com geometrias complexas, que necessitam de refinamento localizado da malha, foram obtidas somente para baixos números de Weissenberg, devido a limitação do custo computacional. Esta restrição pode ser contornada, tornando o seu uso competitivo.

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.