Orientador: Carlos Alberto Carrasco Altemani / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-25T00:25:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Andrade_AntonioCarlosde_D.pdf: 4367988 bytes, checksum: 3ec23027b5c7c219ec7dd0b558ee8381 (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: O objetivo principal desse trabalho foi a determinação numérica e experimental do fator de atrito e do número de Nusselt pata a região de escoamento completamente desenvolvido de um duto de seção retangular de pequenas dimensões. O canal de escoamento era constituído por uma base aquecida, por uma lateral de material isolante, adjacente à base e com as duas paredes restantes atuando como uma aleta dobrada. A razão de aspecto era igual a 0,675, sendo a base aquecida, um dos lados maiores. Externamente, as paredes eram isoladas, com exceção da lateral correspondente à base aquecida que foi submetida a um influxo uniforme de calor. Ar foi utilizado como fluidp de trabalho, com o perfil de velocidades desenvolvido na entrada do duto de testes. Os valores experimentais do fator de atrito e do número de Nusselt foram obtidos e comparados com correlações da literatura, para Números de Reynolds entre 3900 e 22500. O fator de atrito do escoamento completamente desenvolvido foi obtido e comparado para a condição de duto aquecido e não aquecido. As distribuições -axiais de Nusselt foram obtidas experimentalmente, ao longo de todo o duto, em função de Reynolds, para a condição de escoamento desenvolvido na entrada, com e sem uma perturbação na entraria do duto de lestes. Uma simulação do problema com um modelo algébrico de turbulência, permitiu a comparação dos valores numéricos com os valores experimentais do fator de atrito e do número de Nusselt, para a região completamente desenvolvida. Os desvios entre os valores experimentais e da simulação foram compatíveis com os valores citados na literatura. / Abstract: The main objective of this work was the numerical and experimental determination of the friction factor and Nusselt number in the developed How region of a rectangular duct with small dimensions. Three walls were made with conducting material, forming one heated base and a bent fin. The fourth wall, adjacent to the base, was made with insulating material. The heated base was one of the wider sides, giving the channel an aspect ratio equal to 0,675. Externally, the duct was insulated, except the wall corresponding to the base, under uniform heat influx. Air was the working fluid. The friction factor and Nusselt number were obtained experimentally for fully developed flow imposed at the entrance of the duct and compared with literature correlations for Reynolds Numbers in the range between 3900 and 22500. The friction factor in the fully developed hydrodynamic region was obtained and compared for both conditions: unhealed and heated channel. The experimental distributions of Nusselt number were obtained experimentally, along the whole duct, as a function of *Reynolds number. The fully developed flow was obtained with and without a turbulence source in the entrance of the heated channel. A numerical simulation was carried out at the fully developed region, with an algebraic turbulence model, to compare numerical and experimental values of friction factor and Nusselt number. Deviation between experimental and numerical values, obtained from the simulation, was comparable with those reported in literature. / Doutorado / Termica e Fluidos / Doutor em Engenharia Mecânica

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The PBL is the region on the troposphere characterized by existence of turbulence (BUSINGER, 1981). Turbulent flow is that when the fluctuations of the variables that describe the flow are amplified in time and space (LANDAU; LIFSHITZ, 1959). The study of the planetary boundary layer (PBL) through the computational fluid dynamics, particularly the large eddie simulation (LES) is an important tool and driven by constant improvement of computing resources. The use of numerical simulations has some advantages over other techniques because it gives a full description of the vertical extent of the PBL. However, it also shows its limitations by simplifications in the equations solved and approximations of numerical methods. The technique employed in the construction of LES models utilizes the volumeavarege to solve the equations of motion for a particle of fluid. With this procedure is expects to solve these equations for large eddies, in which it is believed to be the most turbulent kinetic energy. We solved this scale. Therefore, we solve the scales associated to the large eddies. The rest of the turbulent scales, that is, the smaller scales are approximated by a subfilter or subgrid model. The separation between the scales resolved and subfilter is made by a process of filtering. The width of this filter is directly related to resolution of the grid computing. In this work we establish a comparison between the results obtained from the Moeng s LES model (MOENG, 1984) with experimental data obtained in the PBL. In addition, are accomplished comparisons with results from other models. Futhermore, were generated turbulent statisticals, which describe the flow in approch based on the turbulent statistical theory. To perform this task, were used for initial conditions and forcing the surface to a good weather day at the experimental site of Candiota. The performance of the LES model to reproduce the experimental data was considered satisfactory. However, the model was less effective in simulating the turbulent night. For this period is necessary a higher resolution grid. / A CLP é a região da troposfera caracterizada pela existência da turbulência (BUSINGER, 1981). Um escoamento turbulento é aquele no qual as flutuações das variáveis que descrevem o escoamento são amplificadas no tempo e no espaço (LANDAU; LIFSHITZ, 1959). O estudo da camada limite planetária (CLP) através da dinâmica de fluidos computacional, sobretudo a simulação dos grandes turbilhões (LES), é uma ferramenta bastante empregada e impulsionada pelo constante aprimoramento dos recursos computacionais. O uso de simulações numéricas apresenta algumas vantagens em relação a outras técnicas pois fornece uma descrição completa da extensão vertical da CLP. No entanto, também apresenta suas limitações através de simplificações nas equações resolvidas e aproximações dos métodos numéricos. A técnica empregada na construção do modelo LES consiste na utilização de médias de volume para resolver as equações de movimento para uma partícula de fluido. Com isto espera-se resolver estas equações para os grandes turbilhões, nos quais acredita-se estar a maior parte da energia cinética turbulenta. Chamamos esta escala de resolvida. O restante das escalas, ou seja, as menores escalas do escoamento são aproximadas por um modelo de subfiltro ou subgrade. A separação entre as escalas resolvidas e de subfiltro é realizada por um processo de filtragem. A largura deste filtro está diretamente relacionada a resolução da grade computacional. Neste trabalho propõem-se uma comparação entre os resultados obtidos a partir do modelo LES de Moeng (MOENG, 1984) com dados experimentais obtidos na CLP. Além disto, são realizadas comparações com resultados de outros modelos. Adicionalmente, foram geradas estatísticas turbulentas, que descrevem o escoamento em uma aproximação baseada na teoria estatística da turbulência. Para isso foram utilizadas condições iniciais e forçantes de superfície para um dia de bom tempo do sítio experimental de Candiota. O desempenho do modelo LES em reproduzir os dados experimentais foi considerado satisfatório. Entretanto o modelo se mostrou menos eficaz em simular a turbulência noturna. Para tal período se faz necessária uma maior resolução de grade.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this study sensible and latent heat fluxes as well as momentum flux were analysed in terms of similarity parameters. The intensity of the turbulence and the correlation functions are also studied. The data used in this work were collected in three differents sites and in differents seasons of the year. The topography of the sites are representatives of heterogeneous and non- heterogeneous conditions. In all sites micrometeorological towers instrumented with fast response sensors colleted data with a rate of 10 Hz. In order to analysis of the data a computacional program for the S-Plus software was developed. Results indicates that for very complex topography only the non- dimensinal standard deviation of humidity at stable conditions follow the Monin- Obukhov Similarity Theory. Under near homogeneous conditions all parameters presented in this study have a acceptable description in terms of similarity theory, except the correlation coeficient for the momentum flux. / Neste estudo os fluxos turbulentos de calor sensível, calor latente e momentum, parâmetros de intensidade da turbulência, são investigados em diferentes condições de estabilidade e topografia com o objetivo de verificar a validade da Teoria de Similaridade de Monin- Obukhov (TSMO). Os dados aqui analisados foram obtidos em experimentos micrometeorológicos nos sítios de Paraíso do Sul e Santarém, que caracterizam topografias quase homogêneas, e no sítio de Nova Roma do Sul que caracteriza terreno complexo. Os sítios de Nova Roma do Sul e Paraíso do Sul, localizam-se no estado do Rio Grande do Sul e o sítio de Santarém, no estado do Pará. Nestes três sítios torres micrometeorológicas equipadas com sensores de resposta rápida fornecem dados de velocidade do vento, temperatura e umidade do ar a uma freqüência de 10 Hz. Os resultados indicaram que em Nova Roma do Sul os parâmetros de intensidade da turbulência mecânica e térmica não seguem a TSMO, enquanto que apenas o desvio padrão de umidade, normalizado pela escala de umidade da camada superficial, somente em regime estável é parametrizado segundo a TSMO. Nos demais sítios estas funções adimensionais são adequadamente descritas em termos do parâmetro de estabilidade de Monin- Obukhov ( z L). Em Nova Roma do Sul, cuja superfície é heterogênea, os fluxos de calor sensível e latente, normalizados pelos desvios padrões das respectivas grandezas, não seguem a TSMO e somente o fluxo de momentum, normalizado pelos desvios padrões das velocidades horizontal e vertical, a TSMO é válida nos três regimes de estabilidade. Nos sítios com superfícies homogêneas os coeficientes de correlação dos fluxos turbulentos de calor sensível, latente e momentum são parametrizadas de acordo com a TSMO, enquanto que em Santarém, somente para o coeficiente de correlação do fluxo de momentum, o comportamento não pôde ser estimado com z L , ao contrário dos coeficientes de correlação do fluxo de calor latente e sensível.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Throughout this paper a spectral analysis is conducted on the superficial limit layer in complex terrains. The data used were collected in the central part of the state of Rio Grande do Sul, in the Valley of Jacuí River. A 15-meter tower, with fast-response sensors and slowresponse ones, collected data at frequencies of 10 Hz and 1 Hz, in July and August 2000, respectively. The time series were numeric analyzed through a piece of program developed in Fortran. The calculated spectra were classified according to stability class, intensity and direction of the wind speed. The spectra of the wind speed vertical component have a well-defined peak for all the analyzed conditions, except for the night series in which the wind direction is transverse to the valley axis. This same spectrum is in accordance with -5/3 Kolmogorov s law, with the beginning of the inertial sub-range in f ≈ 2 for winds that are parallel to the valley axis and any wind intensity. For winds transverse to the valley, the beginning of the inertial sub-range is in f ≈ 3. The frequencies associated with the spectral maxima are inferior to those observed in the Kansas experiment. Being superior in stable conditions when compared to convective ones in parallel conditions. In transverse conditions there is higher frequencies scattering for stable conditions. For parallel winds in stable conditions, the maximum no dimensional spectra are approximately 0.4 independently of z / L , and for convective conditions these maximum vary from 0.4 to 0.6. For transversal mean winds in stable conditions the high frequency vary from 0.4 to 0.5 and for convective conditions they are approximately 0.7. The spectra of the lateral components of velocity higher than 1m/s under stable conditions showed a cut frequency of ≈ 0.06 as initial number of this frequency, for all the cases in the low-frequency region. In the high-frequency region, the aliasing for all the parallel conditions starts at ≈ 5.0 and for transversal cases the starting point was at ≈ 10.0 . The consequences of the mesoescala movements are more important in the nocturnal boundary layer. The average time of ≈ 30 minutes renders contaminations in the computed flux measurements, since it captures mesoescala movements. The lateral spectra for convective conditions show an only spectral peak, highlighting that the importance of the thermal and mechanical effects have the same magnitude. In the region of low frequencies there is a scattering of data that could be explained by the factors associated with topographical influences. In the region of high frequencies the spectrum is in accordance with Kolmogorov s law, indicating, still under not homogeneous conditions, the presence of isotropic eddies. In convective and stable conditions with winds slower than 1m/s, the Kolmogorov s law is not applicable to most of the series; therefore such conditions were not analyzed in this study. For the different classes of z / L it is shown that the reason between vertical and horizontal spectra w u S / S fast increases until it reaches its isotropic number. For the parallel condition, we have a frequency of about f ≅ 2 and for the transverse case, about f ≅ 3. / Neste trabalho faz-se uma análise espectral da turbulência na camada limite superficial em terrenos complexos. Os dados usados neste trabalho foram coletados no centro do estado do RS, no Vale do Rio Jacuí. Uma torre de 15 metros com sensores de resposta rápida e resposta lenta coletou dados com freqüências de 10 Hz e 1 Hz, respectivamente em julho e agosto de 2000. As séries temporais foram submetidas a um tratamento numérico a partir de um programa desenvolvido em Fortran. Os espectros calculados foram então classificados, conforme a classe de estabilidade, intensidade e direção da velocidade do vento. Os espectros da componente vertical da velocidade do vento, possuem um pico bem definido para todas as condições analisadas, excetuando-se as séries noturnas nas quais a direção do vento é transversal ao eixo do vale. Este mesmo espectro obedece a lei de -5/3 de Kolmogorov, com o início do sub intervalo inercial em f ≈ 2 para ventos paralelos ao eixo do vale e qualquer intensidade do vento. Para ventos transversais ao vale o início do subintervalo inercial ocorre em f ≈ 3. As freqüências associadas com os máximos espectrais são inferiores aquelas observadas no experimento e Kansas. E são maiores em condições estáveis do que em condições convectivas para condições paralelas. Para condições transversais existe um maior espalhamento nas freqüências para as condições estáveis. Para ventos paralelos em condições estáveis, os máximos espectrais adimensionais, são aproximadamente iguais a 0,4 independente de z / L , e para condições convectivas, estes máximos variam de 0,4 a 0,6. Para ventos médios transversais em condições estáveis, os máximos variam entre 0,4 e 0,5 e para condições convectivas, são de aproximadamente 0,7. Os espectros das componentes laterais da velocidade com ventos maiores que 1 m/s sobre condições estáveis mostraram uma freqüência de corte de ≈ 0,06 como valor de início desta freqüência para todos os casos na região de baixas freqüências. Na região de altas freqüências, o aliasing , para o caso de condições paralelas tem início em ≈ 5,0 e para os casos transversais o início foi em ≈ 10,0 . A conseqüência dos movimentos de mesoescala são mais importantes na camada limite noturna. O tempo de média de ≈ 30 minutos leva à contaminações do fluxo computado por capturar movimentos de mesoescala. Os espectros laterais para condições convectivas mostraram um único pico espectral, evidenciando-se que a importância dos efeitos térmicos e mecânicos são de mesma magnitude. Na região de baixas freqüências existe espalhamento de pontos que são explicáveis por fatores associados às influências topográficas. Na região de altas freqüências o espectro segue a lei de Kolmogorov indicando, ainda sobre condições de inomogeneidade, a presença de vórtices isotrópicos. Para condições convectivas e estáveis com ventos médios menores que 1 m/s, a lei de Kolmogorov não é verificada para a maioria das séries, e por esta razão não foi analisada neste estudo. Para as diferentes classes de z / L mostra-se que a razão entre os espectros vertical e horizontal w u S / S cresce rapidamente até atingir seu valor isotrópico. Para a condição paralela, temos uma freqüência em torno de f ≅ 2 e para o caso transversal, em torno de f ≅ 3.

Orientador: Eugênio Spanó Rosa, Marcelo Moreira Ganzarolli / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-03T15:19:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Saito_MarceloBatista_M.pdf: 6699986 bytes, checksum: 845433a3bcb3aa43a33251e4350ebf40 (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: O presente trabalho tem por objetivo determinar numericamente a queda de pressão e o fluxo de calor de um trocador de calor ar-ar utilizado para resfriamento de um ambiente selado que não pode ser contaminado pelo ar externo. Esta análise tem por finalidade otimizar a geometria que maximiza o calor transferido para uma determinada queda de pressão. O trocador é formado por dutos paralelos de seções retangulares com escoamento em contra-corrente no regime turbulento. As duas correntes são separadas por paredes sólidas e lisas. A análise paramétrica é efetuada resolvendo-se equações de conservação da massa, quantidade de movimento e energia, uti1izando o modelo de turbulência K-E padrão e considerando propriedades variáveis. A condução de calor nas paredes sólidas também foi incluída nas simulações. A solução numérica tridimensional é obtida através da discretização das equações de conservação em volumes finitos, sendo empregado um pacote numérico comercial (pHOENICS 3.3). As simulações são realizadas para número de Reynolds entre 8000 e 160000. Os resultados obtidos permitem avaliar o desempenho do trocador de calor para valores especificados da queda de pressão e determinar a geometria que maximiza o calor transferido / Abstract: The pressure drop and heat transfer flux on an air-air heat exchanger employed as a cooling device for a closed cavity with heat dissipation are determined numerically. The analysis is further extended to optimize the cross section dimensions to render the maximum heat transfer rate at a given pressure drop. The heat exchanger is of rectangular cross section ducts placed side by side in counter flow turbulent regime. The duct walls are of smooth and flat aluminum. The conservation equations of mass, momentum and energy are solved with the K-B turbulence model using the finite volume code embodied on the PHOENICS 3.3. The heat conduction along the solid walls is considered employing conjugate heat transfer treatment. The simulations are performed for Reynolds number between 8000 and 160000. The pressure drop and heat transfer rate are determined and expressed in terms of dimensionless parameters. The analysis is further advanced determining cross section aspect ratio which gives the maximum heat transfer rate for a given pressure dro / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador : Eugenio Spano Rosa / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-31T20:25:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mazza_RicardoAugusto_D.pdf: 21197910 bytes, checksum: 7bea24930b5b7ce2b444b7e41ecbab6b (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: O escoamento entre dois discos em co-rotação é investigado numericamente visando explorar suas características turbulentas. O escoamento é caracterizado pelas duas componentes de velocidade principais, uma na direção radial e outra na direção tangencial aos discos. O escoamento, em regime permanente, isotérmico e incompressível, é modelado utilizando-se as equações de Navier-Stokes para os termos médios e a equação da massa. O tensor de Reynolds é determinado utilizando-se do modelo k-e padrão e também do modelo de duas camadas. A solução numérica é obtida utilizando-se da técnica de volumes mitos implementada no pacote comercial Phoenics (V 2.1 de 1994). Neste estudo a vazão entre os discos e sua rotação são dados de entrada do modelo. Um estudo paramétrico da variação da vazão e da rotação é conduzido visando obter sua influência no campo médio das velocidades, pressão bem como nas propriedades turbulentas. O estudo paramétrico mostra que a vazão e a rotação imprimem comportamentos distintos nos campos médios de velocidade e pressão. Para rotações elevadas a velocidade radial próxima à parede aumenta e diminui próximo ao meio do canal. A pressão neste caso crescer proporcional com o quadrado da distância radial. Este tipo de comportamento é característico de bombas centrífugas. Com vazões elevadas, o sistema tende a se comportar como um difusor radial com a pressão tendendo a aumentar com o inverso do quadrado do raio. A velocidade radial apresenta um máximo no centro do canal. A componente tangencial da velocidade do fluido se comporta com rotação de corpo rígido somente na parede dos discos, devido a condição de não-deslizamento imposta. Ela atinge aproximadamente 40% da velocidade rotacional dos discos no centro do canal / Abstract: Turbulent through flow between two finite parallel co-rotating disks is investigated numerically. For this finite geometry the solutions were developed to a steady, isothermal and incompressible flow. The flow field is modeled using the averaged Navier Stokes equation and the mass conservation equation. The Reynolds stress are determined using the two turbulence models: the standard k-e model and the two layers model. The numerical solutions were obtained using the finite volume technique embodied on the commercial software Phoenics (V 2.1 of 1994). In this study the disk speed and through flow rate the fluid flow are taken as input data for the computacional model. A parametric study of different rotational speeds and through flow rates is conducted to analyze the influence of these variables on the mean velocity and pressure fields, as well as on the turbulent flow properties. The parametric study showed that the through flow rate and the rotational disk speed give different behavior on the mean velocity and pressure fields. For high rotational disk speed, the radial velocity exhibits a peak near the wall and then decays towards the center. The pressure grows proportional with the square of the radial distance, typical of centrifugal pumps behavior. High through flow rate imparts a radial diffuser behavior on the flow field, despite of the disks rotational speed. The pressure increases proportional to the inverse of the square radial distance as if the flow where inviscid. The radial velocity profile is likely to present a maximum at the channel center. The fluid rotational speed has a solid body behavior only at the disks surfaces due to the non-slip condition. At the center of the channel it decays to approximately 40% of the disks rotational speed. / Doutorado / Termica e Fluidos / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Carlos Alberto C. Altemani / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-31T21:58:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bazani_MarcioAntonio_D.pdf: 8200093 bytes, checksum: 0eca0ed6afa5487d222dd86214f3f802 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Este trabalho considerou o resfriamento convectivo de placas planas localizadas na superfície de incidência de um jato confinado de ar. Inicialmente o problema foi simulado numericamente, considerando a superfície de incidência do jato aquecida e isotérmica, utilizando dois modelos de turbulência de alto Reynolds distintos: k-e RNG (grupos de renormalização). As simulações foram efetuadas para um escoamento bidimensional incompressível de ar. O método dos volumes de controle foi usado para resolver iterativamente as equações de conservação de massa, quantidade de movimento e energia, bem como as equações de energia cinética turbulenta e taxa de dissipação de energia cinética turbulenta. Os resultados obtidos da simulação de escoamento e da transferência de calor foram comparados com resultados numéricos e experimentais obtidos na literatura numa faixa do número de Reynolds na seção de entrada (8000 < Rej < 20000) e da razão de aspecto (1,0 < H/w < 8,0) do jato. Em seguida, uma montagem experimental foi construída, com três placas planas aquecidas montadas na superfície do jato. Os resultados de testes experimentais de laboratório foram comparados com resultados correspondentes de simulação numérica. Sob condições distintas de aquecimento das três placas, o coeficiente adiabático de transferência de calor, descrito por Moffat (1998), foi utilizado e comparado com resultados do coeficiente convectivo baseado na temperatura de entrada do jato. Nos testes experimentais, o número de Reynolds do jato variou na faixa (9000 < Re < 16000) e a razão de aspecto foi mantida fixa (H/w = 6,0). Foi verificado, pelos resultados experimentais e de simulação, que o coeficiente adiabático (had) depende apenas das condições do escoamento, enquanto que o coeficiente baseado na temperatura de entrada do ar (hin) depende tanto do escoamento quanto da potência dissipada nas placas a montante. Os resultados deste estudo tem aplicações no resfriamento de componentes eletrônicos / Abstract: The convective cooling of discrete heated plates flush mounted on the incidence surface of a confined slot jet was investigated in this Thesis. Initially numerical simulations were performed considering a heated isothermal impingement plate, using two high-Reynolds turbulence models: k-e and RNG (Groups of Renormalization). A control volumes method was used to solve a two-dimensional incompressible airflow. The conservation equations (mass, momentum and energy), and those associated to the turbulence mo del (the turbulent kinetic energy equation and that of its dissipation rate) were solved iteratively by the contral volumes method. The numerical simulation results for the flow and heat transfer were compared with numerical and experimental data obtained from the literature to explore the effects of the jet Reynods number (8000 < Re < 20000), and the aspect ratio (1 < H/w < 8). An experimental apparatus was built, with three heated plates flush mounted on the impingement plate. The obtained experimental results were compared with corresponding numerical simulations. Under distinct heating conditions of the three plates, the adiabatic heat transfer coefficient, described by Moffat (1998), was compared with the convective coefficient based on the inlet air temperature. The experimental tests were performed for a range of 9000 < Rej < 16000 and for a single aspect ratio, Hlw = 6. It was verified, by the experimental results and the numerical simulations, that the adiabatic heat transfer coefficient (had) depends on the flow conditions, while that based on the inlet air temperature (hin) depends both on the flow conditions and power dissipated in the upstream plates. The results of this investigation are relevant to applications in electronics cooling / Doutorado / Termica e Fluidos / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador : Joaquim Severino Paiva Netto / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-15T08:43:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Park_KilJin_D.pdf: 2331857 bytes, checksum: c1cd37e1ec0d4ca6c47d47aec01099f8 (MD5) Previous issue date: 1979 / Resumo: Neste trabalho foram estudadas as correlações de transferências de calor e de quantidade de movimento em um trocador, munido de promotores estacionários de turbulência......Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: Heat and momentum transfer correlations were studied in exchanger fitted with mationless terbulence promoters...Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Doutorado / Doutor em Engenharia Mecânica

Neste trabalho, buscou-se investigar a aplicação de uma modelagem RANS, com a utilização do modelo de turbulência das Tensões de Reynolds (RSTM), na modelagem do escoamento de gás no interior de ciclones, especialmente na simulação do movimento periódico do vórtice, conhecido como Precessing Vortex Core (PVC), com apoio da Fluidodinâmica Computacional. Utilizou-se o pacote de CFD de código aberto OpenFOAM, e as simulações foram realizadas em regime transiente. Dois modelos RSTM foram testados, o modelo LRR com os valores padrões para as constantes e uma modificação das constantes do termo de redistribuição. Compararam-se os resultados obtidos com dados da literatura e verificou-se que ambos os modelos representaram o campo médio de velocidade. No entanto, somente o modelo LRR conseguiu reproduzir o campo de flutuações de velocidade. Detectou-se o movimento de precessão do vórtice, que pode ser visualizado através de imagens sequenciais do escoamento, e uma frequência característica do movimento pode ser calculada através do Espectro de potência. / The flow field of a gas cyclone was simulated with a RANS model using Computational Fluid Dynamics (CFD) and the Precession of the Vortex Core (PVC) was investigated. The CFD simulations were carried out using the open source code OpenFOAM and the simulations were performed in a transient regime. Two Reynolds Stress Turbulence Models (RSTM) were investigated - the LRR model with standard constants and another with modified constants in the pressure-strain term. The results obtained by the models were compared with values of mean velocity taken from the literature and predictions were satisfactory. However, only the LRR model with standard constants predicted with precision the fluctuation velocity field. The precessing vortex was detected and illustrated by the flow field visualization and a characteristic frequency was calculated by Power Spectrum Density.

Neste trabalho, buscou-se investigar a aplicação de uma modelagem RANS, com a utilização do modelo de turbulência das Tensões de Reynolds (RSTM), na modelagem do escoamento de gás no interior de ciclones, especialmente na simulação do movimento periódico do vórtice, conhecido como Precessing Vortex Core (PVC), com apoio da Fluidodinâmica Computacional. Utilizou-se o pacote de CFD de código aberto OpenFOAM, e as simulações foram realizadas em regime transiente. Dois modelos RSTM foram testados, o modelo LRR com os valores padrões para as constantes e uma modificação das constantes do termo de redistribuição. Compararam-se os resultados obtidos com dados da literatura e verificou-se que ambos os modelos representaram o campo médio de velocidade. No entanto, somente o modelo LRR conseguiu reproduzir o campo de flutuações de velocidade. Detectou-se o movimento de precessão do vórtice, que pode ser visualizado através de imagens sequenciais do escoamento, e uma frequência característica do movimento pode ser calculada através do Espectro de potência. / The flow field of a gas cyclone was simulated with a RANS model using Computational Fluid Dynamics (CFD) and the Precession of the Vortex Core (PVC) was investigated. The CFD simulations were carried out using the open source code OpenFOAM and the simulations were performed in a transient regime. Two Reynolds Stress Turbulence Models (RSTM) were investigated - the LRR model with standard constants and another with modified constants in the pressure-strain term. The results obtained by the models were compared with values of mean velocity taken from the literature and predictions were satisfactory. However, only the LRR model with standard constants predicted with precision the fluctuation velocity field. The precessing vortex was detected and illustrated by the flow field visualization and a characteristic frequency was calculated by Power Spectrum Density.