Dissertação apresentada para obtenção do grau de Doutor, no Departamento de Engenharia Química da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Prof. Doutor João Rui Guedes de Carvalho

Orientadores: Edvaldo Sabadini, Marcelo Ganzarolli de Oliveira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-04T16:22:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Guersoni_VanessaCristinaBizotto_M.pdf: 9347643 bytes, checksum: 24691aae57bff9b610fd4cc69b001d75 (MD5) Previous issue date: 2004 / Mestrado / Físico-Química / Mestre em Química

Submitted by Mayara Nascimento (mayara.nascimento@ufba.br) on 2016-06-07T13:45:30Z No. of bitstreams: 1 dissertacaodiego.pdf: 404917 bytes, checksum: 6236f80504a54ebb5daf11d5b6a52e3f (MD5) / Approved for entry into archive by Alda Lima da Silva (sivalda@ufba.br) on 2016-06-13T17:04:04Z (GMT) No. of bitstreams: 1 dissertacaodiego.pdf: 404917 bytes, checksum: 6236f80504a54ebb5daf11d5b6a52e3f (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-13T17:04:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacaodiego.pdf: 404917 bytes, checksum: 6236f80504a54ebb5daf11d5b6a52e3f (MD5) / Apresentamos uma prova detalhada do limite hidrodinâmico do Processo de Exclusão Simples e Simétrico utilizando o método da Entropia Relativa. Nós provamos este resultado para tal processo evoluindo no toro discreto unidimensional Tn com escala difusiva (n) = n2. O método da Entropia é de grande dificuldade técnica, por isso o estudamos no caso com interação mais simples possível (o Processo de Exclusão Simples e Simétrico).

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-03-30T13:38:45Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese_Mikele Cândida Sousa de Sant'Anna.pdf: 2684133 bytes, checksum: 61e61bb0edcf743d1f2af9c55724a92e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-30T13:38:45Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese_Mikele Cândida Sousa de Sant'Anna.pdf: 2684133 bytes, checksum: 61e61bb0edcf743d1f2af9c55724a92e (MD5) Previous issue date: 2015-11-18 / CAPEs / O presente trabalho trata da simulação numérica de um gaseificador de leito fluidizado borbulhante fazendo uso da CFD para o sistema composto por gás-biomassa-areia. Inicialmente, simulou-se os sistemas gás-areia e gás-biomassa. O modelo computacional empregado foi validado empregando-se os resultados experimentais de Taghipuor et al. (2005).A seguir, foi realizado um planejamento fatorial 23, onde se variou a massa específica e o diâmetro da partícula e o percentual de biomassa na fase sólida. Para realizar as simulações foram utilizados os softwares ANSYS CFX 15.0 e ANSYS FLUENT 15.0, adotando-se a abordagem euleriana, com a Teoria Cinética de Escoamento Granular. As seguintes velocidades superficiais do gás foram testadas: 0,03, 0,1, 0,38 0,46 e 0,51 m.s-1. Para o sistema gás-areia, o leito permaneceu fixo nas velocidades de 0,03 e 0,10 m.s-1. Aos 2,50 s de simulação transiente, o leito encontrava-se fluidizado para as velocidades maiores ou iguais a 0,38 m.s-1 e assim permaneceu alcançando um estado pseudo-estacionário. No sistema gás-biomassa, o leito manteve-se fixo apenas na velocidade de 0,03 m.s-1. Dois sistemas foram testados com três componentes (gás-areia-biomassa) diferenciando-se entre si pelos tamanhos das partículas de areia e biomassa. Para grandes diferenças entre estes tamanhos, o sistema apresentou segregação durante a fluidização. No sistema com menor diferença nestes tamanhos, a fluidização ocorreu mais facilmente, uma vez que os efeitos de segregação foram atenuados. Foram obtidos perfis de fração volumétrica do gás, areia e biomassa para as 17 condições do planejamento fatorial, bem como um modelo que prediz a expansão do leito em sistemas fluidizados. O ensaio que apresentou maior altura final do leito (0,50 m), mantendo-se em regime borbulhante, foi aquele com 15% de partículas de biomassa com 375 m de diâmetro e 85% de areia, sendo, portanto, uma condição ótima para a fluidização. / This work has studied a bubbling fluidized bed gasifier though numerical simulation using computational fluid dynamics (CFD) for the system composed of gas - biomass - sand. Initially, gas-sand and gas-biomass systems were simulated. The computer model used was validated employing experimental results from Taghipuor et al. (2005) .Then, a 23 factorial design was employed, where the density, the particle diameter and the the fraction of biomass were varied. All simulations were carried out using ANSYS CFX 15.0 and ANSYS FLUENT 15.0. An eulerian approach coupled to the Kinetic Theory of Granular Flow were used. The following gas superficial velocities were tested: 0.03, 0.1, 0.38, and 0.46 0.51 m s-1. For gas-sand system, a fixed bed was obtained for gas velocities of 0.03 and 0.10 m s-1. After 2.50 s of transient simulation, the bed became fluidized for gas velocities greater or equal to 0.38 m s-1 staying in a pseudo-steady state. For the biomassgas system, the bed remained fixed only at the speed of 0.03 m s-1. Two systems were tested using the three components (gas, sand and biomass) differing from each other only by the size of sand and biomass particles. For high differences between these sizes, the system showed segregation during fluidization. In the system with lower size difference, the fluidization occurred more easily, since the segregation effects were attenuated. Volumetric fraction profiles of gas, sand and biomass were obtained for the 17 factorial design conditions used as well as a model that predicts the bed expansion in fluidized systems. The assay that showed higher final height of the bed (0.50 m) staying in a bubbling regime was one with 15% biomass particles with 375 mm in diameter and 85% of sand, being, therefore, a good condition to carry out fluidization.

Orientador: Edvaldo Sabadini / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-11T15:29:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Guersoni_VanessaCristinaBizotto_D.pdf: 3480518 bytes, checksum: 90d693157249a652dfd8cc9e674e7ad2 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Quando pequenas quantidades (da ordem de ppm) de polímeros de elevada massa molecular são dissolvidos num solvente submetidos a um escoamento turbulento, elevados níveis de redução de atrito hidrodinâmico (RA) podem ser obtidos. Quando o fluido entra em regime turbulento, ocorrem flutuações de velocidade, perturbações conhecidas por vórtices, com ampla distribuição de tamanhos. As perturbações de pequena dimensão são associadas com a perda de energia viscosa do líquido sob escoamento, sendo que os agentes redutores de atrito atuam nestas estruturas. Uma teoria bastante interessante foi desenvolvida por De Gennes para explicar o fenômeno de redução de atrito hidrodinâmico. Segundo esta teoria, deve haver uma ressonância entre a freqüência de desenvolvimento de vórtices com a freqüência de estiramento da macromolécula (dissolvida na solução) para que ocorra o truncamento da cascata de vórtices, diminuindo a dissipação de energia viscosa e, consequentemente, reduzindo o atrito hidrodinâmico. Assim, a flexibilidade da macromolécula que promove a redução de atrito é muito significativa. Neste estudo, foram usados dois polímeros flexíveis, poli(óxido de etileno), PEO e poliacrilamida, PAM, e empregadas duas técnicas para se investigar a teoria de De Gennes: impacto de gotas (¿splash¿) e reometria. No ¿splash¿, a redução de atrito foi estudada pela rápida deformação do líquido durante o impacto da gota, usando as imagens obtidas em uma câmera de alta velocidade. A porcentagem de RA foi determinada com base na altura do jato Rayleigh (uma das estruturas do ¿splash¿). Estes estudos permitiram estabelecer correlações entre a dinâmica de deformação do líquido e da cadeia polimérica. A redução de atrito estudada por reometria se baseia na mudança do esforço (torque) para manter o líquido em determinada rotação. Os resultados obtidos no reômetro são bastante reprodutíveis e permitiram a determinação de efeitos de redução de atrito para concentrações do agente de apenas 2 ppm. A degradação mecânica sofrida pelos polímeros, ao serem submetidos a intenso cisalhamento, também foi avaliada no reômetro rotacional. Um modelo cinético foi proposto para comparar a estabilidade de PEO e PAM frente a degradação mecânica. Observou-se que intrinsecamente os dois polímeros degradam na mesma taxa. Os estudos desenvolvidos no reômetro também permitiram avaliar os efeitos elásticos do agente redutor de atrito (de acordo com a teoria de de Gennes). Estes foram desenvolvidos adicionando-se pequenas concentrações (menores de 1%) de partículas rígidas de sílica em soluções aquosas contendo sistemas flexíveis (PEO). A adsorção de PEO sobre as partículas de sílica levam a formação de sistemas semi-flexíveis, afetando significativamente a capacidade de redução de atrito hidrodinâmico / Abstract: When a very small amount (in the range of ppm) of a polymer with high-molecular weight is added in turbulent flow, it can cause drastic reduction of frictional drag. In turbulent flow, the velocity fluctuation (vortices) with large size distribution is observed. The small fluctuations are associated with the loss of kinetic energy of the liquid, due to its viscosity, and the drag reducing agents act in these structures. An interesting theory was developed by de Gennes to explain the drag reduction phenomenon. According to this theory, the frequencies in which the vortices are created and the stretching of the polymer chain must be in resonance, in order to avoid the growing of the cascade of vortices, decreasing the loss of the energy (due to the viscosity), and consequently promoting the drag reduction. Therefore, the flexibility of the macromolecule is very important. In this study two flexible polymers, poly(ethylene oxide), PEO, and polyacrylamide, PAM, were used, and two techniques: the impact of drops (splash) and rheometry were employed to investigate the theory of de Gennes. For splash, the drag reduction was studied using the images of the liquid deformation during the drop impact (in range of some mili-seconds) obtained in a very fast digital camera. The percentage of drag reduction was determined using the maximum height of the Rayleigh jet (one of the splash structures). This study allows us to correlate the dynamic of the liquid deformation and the stretching of the polymer chain. The drag reduction using rheometry is based on the torque necessary to keep the liquid in a specific rotation. The results using the rheometer are very reproducible, allowing the determination of drag reduction even in very low polymer concentration (such as 2 ppm). The polymer mechanical degradation, due to the high shear, was also investigated in the rotational rheometer. A kinetic model was proposed to compare the mechanical stability of both polymers. It was observed that intrinsically, the two polymers undergo degradation in the same rate. The studies in the rheometer also allow the investigation of the elastic effect of the drag reducer agents (according to the theory of de Gennes). They were developed by adding small amounts of colloidal silica particles (less than 1%). The adsorption of the PEO chain at the surfaces of the particle, results in a semi-flexible system, affecting the capability of the particle to promote drag reduction / Doutorado / Físico-Química / Doutor em Ciências

Nosso trabalho considera o processo de exclusão simples do vizinho mais próximo evoluindo com taxas de salto aleatórias . Demonstramos o limite hidrodinâmico deste processo. Este resultado è obtido através do limite hidrodinâmico do processo de exclusão onde as taxas de salto iniciais são substituidas pelas taxas cx,N que tem a mesma distribuição para cada N maior ou igal a 1. Fazemos algumas suposições no meio c_N e consideramos que as partículas estão inicialmente distribuidas de acordo à medida produto de Bernoulli associada a um perfil inicial. / Consider a Poisson process with rate equal to 1 in IR. Consider the nearest neighbor simple exclusion process with random jump rates § where §x =\\lambda, \\lambda > 0 if there is a Poisson mark between (x, x + 1) and §x = 1 otherwise. We prove the hydrodynamic limit of this process. This result follows from the hydrodynamic limit in the case that the jump rates {§x : x inteiro} are replaced by an array {cx,N : x inteiro} having the same distribution for each N >=1.

Estudamos o fenômeno de correlação entre dois bosons idênticos (efeito Hanbury Brown-Twiss) no caso de fontes em rápida expansão. Partimos da hipótese que, em colisões hadrônicas a altas energias, forma-se um plasma de quarks e gluons, o qual se expande de acordo com as equações do Modelo Hidrodinâmico de Landau. Ao atingir a temperatura crítica, o fluido sofre uma transição de fase de plasma para hadrons usuais, os quais são então emitidos. Estudamos a dependência da função de correlação de duas partículas em algumas grandezas, como por exemplo, no momento transversal médio das partículas finais e na massa do estado de plasma inicialmente formado. Analisamos também a compatibilidade dos cálculos efetuados com alguns dados experimentais disponíveis. Mostramos que a consideração de expansão da fonte emissora introduz efeitos cinemáticos importantes no comportamento da função de correlação. Assim sendo, os resultados usualmente obtidos com a hipótese de fontes estáticas devem ser completamente modificados no caso de fontes que se expandem rapidamente, como aquelas formadas em colisões hadrônicas a altas energias. / The phenomenon of correlation among two identical bosons (Hanbury Brown-Twiss effect) is studied for rapidly expanding sources. We consider the hypothesis of a quark-gluon plasma formation in high energy hadronic collisions, which expands according to Landau\'s Hydrodynamical Model. When the fluid reaches the critical temperature it undergoes a phase transition from plasma to ordinary hadrons t which are then emitted. We study the dependence of the two-particle correlation function on some quantities, such as the average transverse momentum of final particles and the mass of the initially formed plasma. Vile also analyse the compatibility of our resulte with some available experimental data. We show that the source expansion causes important kinematical effects Oh the behavior of the correlation function. Being so, the results usually obtained by means of static sources, should be completely changed in case of rapidly expanding ones, such as the sources formed in high energy hadronic collisions.

Consideram-se neste trabalho seções bidimensionais oscilando em balanço. Adotam-se modelos representativos do movimento segundo este único grau de liberdade. Estimam-se os parâmetros de inércia e de amortecimento hidrodinâmicos por meio de experimentos de decaimento. Simulações numéricas incorporando os parâmetros estimados experimentalmente, bem como previsões empíricas de resultados da literatura, são confrontadas à registros experimentais para verificação da adequação das previsões, e para avaliação da adequação dos modelos à representação da dinâmica da oscilação. Com a metodologia de análise escolhida, avalia-se a influência de determinados parâmetros sobre as propriedades hidrodinâmicas; consideram-se variações: de proporções da seção, de posição vertical do centro de massa, de inércia própria em balanço, de forma do bojo, e quanto a presença de bolina e suas proporções. Também é considerada a influência do ângulo inicial de banda nas propriedades hidrodinâmicas, bem como a participação da energia irradiada pela onda na energia acumulada pelo sistema anterior ao início do movimento. Os elementos anteriores levam à proposição de orientações para avaliação da influência das propriedades geométricas e inerciais no comportamento do casco em balanço. / The scope of this work is the verification of hydrodynamic properties of two dimensional rolling sections. Analytical models of a single degree-of-freedom movement are adopted. The added inertia and damping are estimated by free decay tests. Numerical simulations with the obtained experimental parameters as well as empirical literature results are compared to the data tests in order to verify the adequacy of the procedures. With the chosen method of analysis, the influence of the hydrodynamic parameters are verified. The following parameters are considered: the beam draft ratio, vertical position of center of gravity, moment inertia, bilge shape and the addition or not of bilge keels. The initial angle of roll is also considered as well as the transport of the energy accumulated before the decay by the wave generated by the movement of the model. These elements lead to the proposition of orientations for the verification of the influence of geometric and inertial properties in the behave of rolling two-dimensional sections.

Orientador: Jefferson Nascimento de Oliveira / Resumo: O estudo do comportamento de corpos hídricos propicia a obtenção de informações relevantes à bacia hidrográfica e ao meio pertencente a ela, resultando em diversos benefícios, não só do ponto de vista econômico, onde através de operação otimizada de reservatórios de água pode-se obter um maior aproveitamento para geração de energia hidrelétrica, abastecimento, irrigação ou outros fins, mas também subsidia o planejamento e a tomada de decisões com a relação à mitigação de riscos hidrodinâmicos, como o mapeamento de zonas potencialmente inundáveis e a detecção de áreas sujeitas a maiores riscos relacionados às inundações. Neste trabalho foi desenvolvido um modelo operacional simplificado para propagação de vazões, baseado no modelo Muskingum-Cunge-Todini, e realizado comparações dos resultados com o modelo hidrodinâmico completo HEC-RAS. Os modelos foram aplicados em trechos do rio Tocantins, entre os municípios de Peixe –TO e Bom Jesus do Tocantins–TO. Os resultados obtidos apresentaram similaridade entre o HEC-RAS e o modelo desenvolvido. / Abstract: The study of the behavior of water bodies supports relevant information to the hydrographic basin and to the means belonging to it, resulting in several benefits. Not only from the economic point of view, where, through an optimized operation of water reservoirs, can be obtained greater use for hydroelectric power generation, water supply, irrigation, or other purposes, but subsidizes planning and decision-making about hydrodynamic risk mitigation, such as mapping potentially floodable areas and the detection of areas subjected to higher risks of floods. In this work a simplified operating model for flow propagation was developed, based on the Muskingum-Cunge-Todini model, and comparisons of the results with the complete hydrodynamic model HEC-RAS were performed. The models were applied in stretches of the Tocantins river, between the municipalities of Peixe – and Bom Jesus do Tocantins-TO. The results obtained showed similarity between HEC-RAS and the developed model. / Mestre

Nosso trabalho considera o processo de exclusão simples do vizinho mais próximo evoluindo com taxas de salto aleatórias . Demonstramos o limite hidrodinâmico deste processo. Este resultado è obtido através do limite hidrodinâmico do processo de exclusão onde as taxas de salto iniciais são substituidas pelas taxas cx,N que tem a mesma distribuição para cada N maior ou igal a 1. Fazemos algumas suposições no meio c_N e consideramos que as partículas estão inicialmente distribuidas de acordo à medida produto de Bernoulli associada a um perfil inicial. / Consider a Poisson process with rate equal to 1 in IR. Consider the nearest neighbor simple exclusion process with random jump rates § where §x =\\lambda, \\lambda > 0 if there is a Poisson mark between (x, x + 1) and §x = 1 otherwise. We prove the hydrodynamic limit of this process. This result follows from the hydrodynamic limit in the case that the jump rates {§x : x inteiro} are replaced by an array {cx,N : x inteiro} having the same distribution for each N >=1.