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Vibração induzida por vórtices em cilindros com alta razão de aspecto: simulações numéricas e comparações com resultados experimentais. / Vortex induced vibration of circular cylinders with high aspect ratios: numerical simulation and comparison with experimental results.

Santos, Érico Almeida 13 December 2010 (has links)
O presente trabalho tem como objetivo investigar o fenômeno de vibração induzida por vórtices (VIV) em cilindros com razão de aspecto elevada. Para alcançar tal objetivo, utilizou-se o código computacional denominado ANFLEX-CFD devidamente validado através de comparações com resultados experimentais. O foco do estudo é voltado para a análise do fenômeno de VIV, causado pelo desprendimento de vórtices ao redor de cilindros, e seu efeito no comportamento estrutural desses corpos rombudos. O programa computacional utiliza o Método dos Vórtices Discretos (Discrete Vortex Method - DVM) para o cálculo das forças hidrodinâmicas, acoplado ao modelo estrutural do ANFLEX que utiliza o método dos elementos finitos para resolver a estrutura e determinar seus deslocamentos. Os ensaios que serviram para comparação dos resultados foram os realizados no tanque da IFREMER, na França. Os resultados numéricos apresentaram uma boa concordância com o experimento para as maiores velocidades de corrente, o que pode ser justificado pela menor influência da tração perante o arrasto. A partir dos resultados pode-se afirmar que o ANFLEX-CFD é uma ferramenta útil na predição do fenômeno de VIV e pode se tornar uma ferramenta fundamental na determinação da vida útil à fadiga de elementos estruturais como os risers da indústria petrolífera offshore. / This thesis aims to instigate vortex-induced vibration on circular cylinders with high aspect ratio. In order to do so, the computer code named ANFLEX-CFD is employed, and this code is validated using experimental tests results. The focus of the study is to analyze VIV phenomenon caused by the vortex shedding around circular cylinders, and its effect on the structural behavior of these bluff bodies. The computer program uses the Discrete Vortex Method (DVM) for the assessment of the hydrodynamic forces, coupled with the structural model of ANFLEX that uses the finite element method to solve the structure displacements. The tests used in the comparison were the ones carried out at IFREMER tank in France. The numerical results have shown a good agreement with the experimental results at the highest current velocity as a result of the decreasing influence of the tension on the drag. As conclusion, it can be said that the ANFLEX-CFD can become a useful tool for predicting the VIV phenomenon and therefore in a near future become a fundamental tool in determining the fatigue life of structural components such as the offshore oil industry risers.
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Efeito de constrições na dinâmica de vórtices cinemáticos em supercondutores gap-like e gapless /

Souto, Vinícius Suzuki. January 2018 (has links)
Orientador: Rafael Zadorosny / Resumo: Nesse trabalho estudou-se a dinâmica e os fatores de formação de vórtices cinemáticos em supercondutores mesoscópicos sem gap (gapless). Os resultados foram comparados com aqueles de um sistema com gap (gap-like). Para tal, as simulações computacionais foram direcionadas para a solução das equações generalizadas de Ginzburg-Landau dependente do tempo (GTDGL). Primeiramente simulamos amostras homogêneas onde verificou-se que, no sistema gap-like, as correntes se concentram no centro da amostra, com isso, há formação de vórtices cinemáticos. Para criar artificialmente o acúmulo de correntes no centro da amostra, inserimos uma constrição e assim, obtivemos a formação de vórtices cinemáticos em supercondutores gapless. A dinâmica é sempre com um par se formando nas bordas da amostra e se aniquilando no centro. Nota-se que, além da formação de VAv (início do estado resistivo) ocorrer em valores distintos da densidade de corrente aplicada para as diferentes amostras, a corrente crítica apresenta uma pequena diferença entre as amostras gapless e gap-like. Vale ressaltar que parâmetros como o tamanho dos contatos elétricos e a constrição afetam a corrente crítica da amostra, bem como a velocidade média do vórtice cinemático. / Abstract: In this work we study the dynamics and the formation of kinematic vortices in gapless mesoscopic superconductors. The results were compared to those ones of a gap-like system. Then computational simulations were carried out to solve the Generalized Time-Dependent Ginzburg-Landau equations (GTDGL). Firtly, we simulated homogeneous gap-like and gapless samples where it was found that, in the rst one, the currents concentrate in the center of the sample and then, there was the formation of kinematic vortices. To arti cially promote the crowding of the currents in the center of the sample, we worked with samples a constriction. In this way, kinematic vortices in gapless superconductors were formed. The dynamic is always with a pair forming at the edges of the sample and annihilating in the center. It is noted that, besides the formation of a vortex (antivortex) (begin of resistive state) occurs at distinct values of the applied current density for diferent samples, the electric critical current presents a tiny di erence between gapless and gap-like samples. It is worth mentioning that parameters such as the size of electrical contacts and constriction a ect the critical current of the sample as well as the average velocity of the kinematic vortex. / Mestre
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Efeito de constrições na dinâmica de vórtices cinemáticos em supercondutores gap-like e gapless / Effect of constrictions on the dynamics of kinematic vortices in gap-like and gapless superconductors

Souto, Vinícius Suzuki 27 February 2018 (has links)
Submitted by Vinícius Suzuki Souto (suzukivini@gmail.com) on 2018-04-27T18:06:31Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Vinícius Suzuki Souto.pdf: 5513174 bytes, checksum: 923fabb773c616a9e9f0d554496fd95f (MD5) / Approved for entry into archive by Cristina Alexandra de Godoy null (cristina@adm.feis.unesp.br) on 2018-04-27T19:05:42Z (GMT) No. of bitstreams: 1 souto_vs_me_ilha.pdf: 5405824 bytes, checksum: 3de7af056a8457da11b1a8f93dfe53ed (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-27T19:05:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 souto_vs_me_ilha.pdf: 5405824 bytes, checksum: 3de7af056a8457da11b1a8f93dfe53ed (MD5) Previous issue date: 2018-02-27 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Nesse trabalho estudou-se a dinâmica e os fatores de formação de vórtices cinemáticos em supercondutores mesoscópicos sem gap (gapless). Os resultados foram comparados com aqueles de um sistema com gap (gap-like). Para tal, as simulações computacionais foram direcionadas para a solução das equações generalizadas de Ginzburg-Landau dependente do tempo (GTDGL). Primeiramente simulamos amostras homogêneas onde verificou-se que, no sistema gap-like, as correntes se concentram no centro da amostra, com isso, há formação de vórtices cinemáticos. Para criar artificialmente o acúmulo de correntes no centro da amostra, inserimos uma constrição e assim, obtivemos a formação de vórtices cinemáticos em supercondutores gapless. A dinâmica é sempre com um par se formando nas bordas da amostra e se aniquilando no centro. Nota-se que, além da formação de VAv (início do estado resistivo) ocorrer em valores distintos da densidade de corrente aplicada para as diferentes amostras, a corrente crítica apresenta uma pequena diferença entre as amostras gapless e gap-like. Vale ressaltar que parâmetros como o tamanho dos contatos elétricos e a constrição afetam a corrente crítica da amostra, bem como a velocidade média do vórtice cinemático. / In this work we study the dynamics and the formation of kinematic vortices in gapless mesoscopic superconductors. The results were compared to those ones of a gap-like system. Then computational simulations were carried out to solve the Generalized Time-Dependent Ginzburg-Landau equations (GTDGL). Firtly, we simulated homogeneous gap-like and gapless samples where it was found that, in the rst one, the currents concentrate in the center of the sample and then, there was the formation of kinematic vortices. To arti cially promote the crowding of the currents in the center of the sample, we worked with samples a constriction. In this way, kinematic vortices in gapless superconductors were formed. The dynamic is always with a pair forming at the edges of the sample and annihilating in the center. It is noted that, besides the formation of a vortex (antivortex) (begin of resistive state) occurs at distinct values of the applied current density for diferent samples, the electric critical current presents a tiny di erence between gapless and gap-like samples. It is worth mentioning that parameters such as the size of electrical contacts and constriction a ect the critical current of the sample as well as the average velocity of the kinematic vortex. / 131002/2016-3
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Análise experimental do desempenho aerodinâmico de uma asa com flape, cujo elemento principal possui bordo de fuga serrilhado / Experimental analysis of the aerodynamic performance of a flapped wing with a saw-toothed main element trailing edge

Rodrigo Cristian Lemes 24 September 2004 (has links)
O propósito principal deste trabalho é investigar experimentalmente os efeitos aerodinâmicos de um gerador de vórtice tipo serrilhado colocado no bordo de fuga do elemento principal para aumentar a turbulência na camada limite da superfície superior do flape. Esse gerador de vórtice serrilhado consiste em triângulos no bordo de fuga do elemento principal da asa utilizado para promover uma mistura entre o escoamento de alta pressão da superfície inferior, com o escoamento na superfície superior. Essa mistura pode reduzir a separação no bordo de fuga da asa e também injetar vorticidade na camada limite do flape, atrasando a ocorrência da separação. Conseqüentemente, um aumento da sustentação pode ser produzido para um menor arrasto de pressão. Foram feitas extensivas análises experimentais no túnel de vento com diversas configurações para o ângulo de ataque no modelo e foram usadas duas configurações geométricas para o gerador de vórtice serrilhado. Medidas de forças e tomadas de pressão foram feitas para uma asa bidimensional com um único flape. Foi utilizada também anemometria a fio quente para um mapeamento da camada limite confluente. Uma visualização do escoamento usando a técnica de sublimação foi realizada na asa-flape. Os resultados mostram que os vórtices criados e injetados na camada limite do flape atrasam a separação consideravelmente e que esses efeitos são dependentes da geometria do gerador serrilhado. / The main purpose of this work was the experimental investigation of the effect of a saw-tooth trailing edge of a wing main element on the aerodynamics characteristics of a single flap. The saw-tooth trailing edge consists of triangles on the trailing edge of the main element of the wing in order to promote mixing between the higher-pressure flow from the lower surface with the flow on the upper surface. This mixing may reduce wing trailing edge separation and also inject vorticity into flap boundary layer, thus delaying separation. Therefore, more lift may be produced for less pressure drag. Extensive wind tunnel experiments were made for a series of saw-tooth trailing edge geometries. Forces and chordwise pressure measurements were performed for a two-dimensional wing with a single flap, as well as hot wire anemometry mapping of the confluent boundary layer. Flow visualization in the wing-flap gap was performed using a sublimation technique. Results show that the vorticity injected into the flap boundary layer by the saw-tooth trailing edge can delay flap separation substantially and that the effect is dependent on saw-tooth geometry.
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Dinâmica de vórtice em filmes nanoestruturados de MoGe: um estudo via medidas de magnetorresistência

Lima, Lucas Fantini de 31 January 2013 (has links)
Submitted by Danielle Karla Martins Silva (danielle.martins@ufpe.br) on 2015-03-12T14:44:36Z No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO Lucas Fantini de Lima.pdf: 4426563 bytes, checksum: 5db8012c53db827acee2d5b63db1d613 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-12T14:44:36Z (GMT). No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO Lucas Fantini de Lima.pdf: 4426563 bytes, checksum: 5db8012c53db827acee2d5b63db1d613 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2013 / CNPq ; FACEPE / No final da década de 1990, com o aperfeiçoamento das técnicas de fabricação de filmes finos nanoestruturados, houve vários estudos que procuraram entender a dinâmica de vórtices e suas características. Esses sistemas normalmente compreendem uma rede regular de buracos ou inclusões magnéticas, que atuam como armadilhas para os vórtices, fornecendo potenciais periódicos de ancoragem. Por esta razão, vórtices em supercondutores nanoestruturados apresentam vários fenômenos interessantes que não podem ser encontrados em filmes contínuos. Possivelmente o exemplo mais marcante é o efeito de matching devido à comensurabilidade entre a rede de vórtice e a rede de ancoragem artificial. A depender das condições impostas ao sistema (temperatura, campo magnético aplicado, corrente de transporte aplicada e os parâmetros da rede de ancoragem) os vórtices se organizarão de maneiras distintas e isso irá, obviamente, traduzir-se em diferentes respostas macroscópicas. Nos chamados campos de matching (B = nB1, onde n é um inteiro e B1 é a densidade de fluxo magnético correspondente a um vórtice por célula unitária) os vórtices sentem mais o potencial de ancoragem e isto aparece experimentalmente como um aumento na corrente crítica (medida estática) ou uma atenuação na mobilidade dos vórtices (medida dinâmica). Acredita-se amplamente que as características observadas nas medidas estáticas e dinâmicas estão correlacionadas de forma que pode-se usar medidas de magnetotrasporte para inferir sobre as propriedades da comensurabilidade estática da rede de vórtice nos filmes nanoestruturados. Nesta dissertação, estudaremos experimentalmente as propriedades dinâmicas dos vórtices em um filme fino amorfo de MoGe com uma rede regular quadrada de antidos (buracos). A amostra foi fabricada por litografia eletrônica e deposição por laser pulsado na Universidade de Leuven, Bélgica. Foram feitas várias medidas de magnetorresistência nessa amostra usando voltímetros e fontes de corrente altamente sensíveis. Estes foram conectados ao equipamento comercial PPMS (Physical Properties Measurement System, da Quantum Design), usado como ambiente criogênico, através de uma caixa adaptadora confeccionada nos nossos laboratórios. As medidas são controladas por um computador através de uma rotina escrita pelo software de automação LabView. As curvas de magnetorresistência para diferentes valores de temperatura exibem uma série de características em diferentes campos de matching, como esperado do fenômeno de comensurabilidade estudado em trabalhos anteriores. Entretanto, para o sexto campo de matching, a forma característica da curva de magnetorresistência está ausente para todos os valores de temperatura. Seguindo um modelo baseado em configurações estáticas de vórtices em redes regulares de antidots, uma atenuação no efeito de matching é esperada para o terceiro campo de matching, devido aos parâmetros geométricos da nossa amostra. De fato, foi observada uma atenuação em B = 3B1. Entretanto, o modelo falha em explicar a ausência do efeito de matching em B = 6B1 encontrado nas nossas medidas. É proposto que vórtices em movimento na presença de um potencial de ancoragem periódico podem apresentar efeitos de comensurabilidade ligeiramente diferentes daqueles que ocorrem na situação estática porque a rede de vórtice que se move interage efetivamente com um potencial de ancoragem dependente do tempo.
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Estudo do escoamento de gás no interior de ciclones através da técnica de fluidodinâmica computacional. / Study of the gas flow inside cyclones using computational fluid dynamics.

Cruz, Fabiana Sanches 31 January 2013 (has links)
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.
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Recurrent anticyclone formation and shedding within the Barreirinhas Bight (NE-Brazil) / Recorrente geração e propagação de anticiclones na Bacia de Barreirinhas (NE-Brasil)

Sousa, Iury Tercio Simoes de 12 July 2017 (has links)
The equatorial Brazilian margin is seen as a new frontier of mineral resources exploration, such as the Ceará and Barreirinhas oil-gas blocks. Nevertheless its economic relevance and contribution to heat and mass transport from south to north hemisphere, the North Brazil Current (NBC) and North Brazil Undercurrent (NBUC) has very few information in terms of its multiple retroflections and recirculations and the accompanying temporal variability. There is no report of the NBC/NBUC system between 0º-3ºS. The Barreirinhas Bight, from 0º-2ºS, has dimensions and similar bathymetric configuration to those of the Potiguar Bight. The Potiguar Eddy discovery invites to speculate whether similar vortical feature exists in the northern bight. We employed quasi-synoptic VMADCP and CTD data from Brazilian Navy\'s cruise Oceano Norte 1 (June 2001) and a current meter mooring data ceded by PETROBRAS (2007). In order to expand the analyses spatially and temporally, we use the velocity, salinity and temperature fields from global HYCOM simulation reanalysis named Experiment 19.1 (from 2001 to 2009). We describe the morphometric and dimensionless parameters for each observed feature as it time variability with mean fields and event statistics. The EOF analysis was used to investigate the vertical patterns of variability and its relation to vortical features within the bight. The NBC/NBUC jet recirculates and shed within Barreirinhas Bight two type of eddies, the near-surface (in TW domain) and the pycnoclinic (in SACW domain) eddy. The near-surfac Recorrente geração e propagação de anticiclones na Bacia de Barreirinhas (NE-Brasil) e (pycnoclinic) eddy has 100 m (150 m) of vertical extent and a cross-shore radius of about 35 km (80 km). The shallower one is anisotropic with a alongshore radius of 80 km. They both occur mainly from March to August typically as 7-day recurrent events with higher number of events in May. The EOF calculation revealed us that the dominant patterns of variability are associated with current inversions compatible with the eddy structures which vary importantly in the vertical. These eddies are not stationary and they propagate westward and are destroyed while leaving the equatorial border of the bight. With a Rossby and Richardson number of O(1), a aspect ratio of O(10-3) and a Burger number O(10)-O(10²), they are hydrostatic, submesoscale features with vortical dynamics governed by relative vorticity. This is the first study of the NBC/NBUC jet within the Barreirinhas Bight and, thus, it is the first description for the Barreirinhas Eddies. / A margem equatorial brasileira tem sido vista como uma nova fronteira na exploração de recursos minerais marinhos, a exemplo da consessão dos blocos exploratórios do Ceará e Barreirinhas. Apesar da grande importância econômica e contribuição no transporte de massa e calor entre hemisférios, a Corrente Norte do Brasil (CNB) e a Subcorrente Norte do Brasil (SNB) são pouco estudadas em termos de suas múltiplas retroflexões e recirculações e sua variabilidade temporal. Não há nenhum estudo sobre o sistema CNB/SNB entre 0º-3ºS. A Bacia de Barreirinhas, entre 0º-2ºS, possui dimensões e configuração batimétrica muito similar à Bacia Potiguar e a recente descoberta do Vórtice Potiguar nos leva a especular se uma estrutura similar existe em seu domínio. Usamos dados quasi-sinóticos de ADCP e CTD do cruzeiro da Marinha do Brasil Oceano Norte 1 (Junho de 2001) e um fundeio correntográfico cedido pela PETROBRAS (2007). Para expandir espacialmente e temporalmente a análise, usamos os campos de velocidade, salinidade e temperatura da simulação global do HYCOM, a reanálise do experimento 19.1 (de 2001 a 2009). Nós descrevemos os parâmetros não-dimensionais e morfométricos para cada feição observada e a sua variabilidade temporal foi analisada através de campos médios e estatística de eventos. A análise de EOFs foi utilizada para investigar os padrões verticais de variabilidade e sua relação com estruturas vorticais dentro da bacia. O jato da CNB/SNB recircula a propaga vórtices dentro da Bacia de Barreirinhas em dois tipos de fenômenos, o de superfície (no domínio da Água Tropical) e o de nivel picnoclínico (no domínio da Água Central do Atlântico Sul). O vórtice de superfície (picnoclínico) tem 100 m (150 m) de extensão vertical e um raio normal à costa de 35 km (80 km). O mais raso é anisotrópico, com um raio paralelo à costa de 80 km. Ambos ocorrem principalmente entre março e agosto como eventos recorrentes de 7 dias de duração. O maior número de eventos ocorre em maio. O cálculo das EOFs revelaram que os padrões dominantes de variabilidade estão associados com as inversões de corrente compatíveis com a estrutura vertical dos vórtices. Como dito anteriormente, estes vórtices não são estacionários e estes se propagam para oeste, sendo destruídos quando interagem com a borda equatorial da bacia. Com um número de Rossby e Richardson de O(1), uma razão de aspecto de O(10-3) e um número de Burger entre O(10) e O(10²), estes vórtices são estruturas hidrostáticas, de submesoescala, com dinâmica governada pela vorticidade relativa. Este é o primeiro estudo do jato da CNB/SNB no domínio da Bacia de Barreirinhas e, assim, esta é a primeira descrição dos Vórtices de Barreirinhas.
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Dinâmica de um vórtice num condensado de Bose-Einstein em expansão livre / Dynamics of a single vortex in the Bose-Einstein condensate under free expansion

Teles, Rafael Poliseli 01 July 2011 (has links)
No presente trabalho, estudamos o comportamento de um Condensado de Bose-Einstein contendo um vórtice tipo linha aprisionado, e durante o vôo livre. Desta maneira foi feito a analise da velocidade de expansão do aspect ratio da nuvem para três formatos de armadilhas, as quais são potenciais harmônicos sem rotação, incluindo a comparação entre a velocidade de expansão do raio da nuvem e do núcleo do vórtice. Vimos que a precessão do vórtice pode independer de um potencial com rotação, sendo diretamente relacionada com a densidade da nuvem atômica. Ao supor um Condensado com um vórtice não-fundamental e estável obtemos uma possível descrição do aspect ratio da nuvem, como uma aproximação para uma rede de vórtices; utilizando apenas de um método semi-analítico. / In this work, we have studied the behavior of a Bose-Einstein Condensate contend a line vortex at trap, and while the free flight. In this way it was analysed the expansion speed of clouds aspect ratio into three kind of traps, which are non-rotating harmonic potentials, including the comparation between velocity of the radius and the vortex core under expansion. We have seem the vortexs precession may be independent of a rotating potential, thus it is directly associated with the density profile of atomic cloud. By assuming a Condensate within a stable non-funtamental vortex we obtain a possible description of aspect ratio of cloud, like an approach for a lattice vortex; using only a semi-analytic method.
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Estudo do escoamento de gás no interior de ciclones através da técnica de fluidodinâmica computacional. / Study of the gas flow inside cyclones using computational fluid dynamics.

Fabiana Sanches Cruz 31 January 2013 (has links)
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.
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Estudo de um sistema alternativo de ar condicionado automotivo baseado na aplicação de tubos de vórtice utilizando o conceito de regeneração energética. / Study of an alternative automotive air conditioning system with the application of Vortex Tubes utilizing the concept of energetic regeneration.

Itáo, Danilo Carreira 14 October 2005 (has links)
Os sistemas de ar condicionado automotivos sempre se utilizaram do conceito de operação do ciclo termodinâmico por compressão de vapor, sendo necessário para isso componentes básicos tais como fluído refrigerante, trocadores de calor e compressor. Apesar de diversas décadas de pesquisa e desenvolvimento desse sistema, algumas dificuldades ainda permanecem nos dias de hoje. Dessa forma, a investigação de outros mecanismos de refrigeração, que possam ser aplicados em sistemas automotivos de ar condicionado, é bem vinda. Uma dessas possibilidades é a aplicação dos tubos de vórtices, utilizados atualmente para fins industriais. Os tubos de vórtices são dispositivos que operam através da introdução de um fluxo de ar comprimido, sendo que ele possibilita a divisão deste fluxo em duas parcelas: um fluxo de alta temperatura e um fluxo de baixa temperatura. Tal dispositivo apresenta vantagens tais como a não necessidade da utilização de trocadores de calor e de fluídos refrigerantes. Desta forma, ele possibilita uma maior flexibilidade de posicionamento de saídas de ar em pontos do habitáculo do veículo os quais não são permitidos atualmente. A alimentação do tubo de vórtices se dá exclusivamente com fluxo de ar comprimido, que pode ser armazenado para consumo conforme necessidade. Adicionalmente, devido a esta característica, surge a possibilidade de executar o reaproveitamento de energia cinética, que no processo de frenagem é dissipada ao ambiente. O reaproveitamento energético pode ser efetuado através do redirecionamento dessa energia cinética para o compressor de ar. Baseado nessa possibilidade, foram inicialmente obtidos os dados de operação de um sistema de ar condicionado convencional, além do potencial de regeneração energética, sendo estes dados obtidos através de publicações técnicas e cálculos teóricos. Estabeleceu-se uma proposta de configuração dos componentes, assim como modos de operação do sistema. Posteriormente seguiu-se com uma pré-seleção dos componentes que influem diretamente na viabilidade do sistema. Os resultados mostraram a dificuldade de implementação dessa filosofia de sistema para veículos leves (automóveis de passeio), mostrando maior viabilidade para veículos comerciais de grande porte (tais como caminhões), principalmente aqueles dotados de sistema pneumático para a operação dos freios a ar e suspensão pneumática. / Automotive air conditioning systems have always utilized the thermodynamic vapor-compression cycle concept, with the necessity of some basic components as refrigerant fluid, heat exchangers and compressor. Although research and development of these systems have been made along many decades, some difficulties still remain nowadays. Then, the investigation of other mechanisms of refrigeration that could be applied to automotive air conditioning systems are welcome. One of these possibilities is the application of the Vortex Tubes, utilized nowadays for industrial applications. Vortex Tubes are devices that work with the introduction of an air compressed flow. These devices enable the division of the inlet flow in two flow fractions: one high and one low temperature flow. The application of these devices brings advantages, as an example no necessity of heat exchangers and refrigerant fluids. Then it enables a higher flexibility in the positioning of air outlets in some cabin position, that are not possible nowadays. The feeding of vortex tubes occurs only with compressed air flow, which can be stored for consumption when necessary. In addition, because of this characteristic, there is the possibility of the kinetic energy reutilizing, that is dissiped to the environment in the braking process currently. This possibility of energetic reutilizing can be made through the transfer of this kinetic energy to the air compressor. Based on this possibility, it was obtained data about the operation of a conventional air conditioning system, besides the energetic regeneration potential data. These data were obtained through technical publications and theoretical calculations. It was established a configuration proposal for the components, as well as the system operation modes. Later, it was made a first selection of the components that have direct influence in the system viability. The results showed the difficulties in the application of this philosophy for light vehicles (passenger cars) with more viability for commercial vehicles use (for example trucks), mainly those vehicles that are equiped with a pneumatic system to the air brakes and air suspension.

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