Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2012-10-24T07:23:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 269337.pdf: 1005615 bytes, checksum: 5e9a22d3eafb4bab431e6bca358538a2 (MD5) / Os gases metano e dióxido de carbono fazem parte da composição do gás natural, onde o metano encontra-se em maior proporção. Ambos os gases apresentam efeitos indesejáveis, onde o metano é o maior responsável pelo efeito estufa no Planeta e o gás carbônico, pela oxidação de dutos no transporte do gás natural. A separação do CO2 do gás natural promove um aumento do poder calorífico do combustível, possibilitando a utilização do CO2 como matéria prima na indústria química, como por exemplo, na produção de gelo seco. Os processos adsortivos são utilizados na remoção e/ou na purificação de compostos gasosos, quando os métodos tradicionais tornam-se economicamente inviáveis. Neste trabalho foi estudado o processo de adsorção monocomponente das misturas CH4\He e CO2\He em coluna de leito fixo, empacotada com adsorvente pellets de silicalita. As equações diferenciais que descrevem o modelo físico, com as condições iniciais e de contorno, foram aproximadas numericamente pelo método de Volumes Finitos, com um arranjo co-localizado de variáveis em uma malha estruturada. Foi utilizado como função de interpolação o esquema WUDS. Para descrever a transferência de massa da fase fluida para a sólida, foi aplicado o modelo da força motriz linear (LDF), enquanto que, para determinar a concentração de equilíbrio entre a fase sólida e fluida, foi utilizada a equação de Langmuir estendida. As curvas de ruptura obtidas numericamente apresentaram boa concordância com as experimentais, sendo possível avaliar a eficiência de purificação dos gases em leito fixo em função da variação da concentração, temperatura e vazão de alimentação. / Methane and carbon dioxide gases are part of natural gas composition and methane is in bigger proportion. Both gases are pollutants which methane is the most responsible by the greenhouse effect and carbon dioxide in turn by pipelines oxidation in natural gas transporting. The separation of CO2 from natural gas promotes an increase in calorific power of the fuel, allowing the use of CO2 as a raw material in chemical industry, as in the production of dry ice. Gas adsorption process have been used on the removal and/or purification of toxic or oxidant pollutant gases, when conventional methods are costly or molecular diameter to be adsorbed are very close to each other. In this work, the performance of a fixed monolayer packed-bed of silicalite pellets for gas mixture adsorption (CH4/He and CO2/He) was studied through the solution of differential equations, with initial and boundary conditions, using the Finite Volume Method with a co-localizated arrangement of variables in a structured grid. In the application of this technique, the Weighted Upstream Differencing Scheme (WUDS) was used as interpolation function. The linear driving force (LDF) model was used to describe the mass transfer from fluid to the solid phase, while extended Langmuir equation was used to calculate equilibrium concentrations between fluid and solid phases. The numerical breakthrough curves obtained in this work showed good agreement with the experimental curves, allowing the prediction of the adsorption efficiency of the fixed bed as function of the feed concentration, feed temperature and feed flux variation.

PESSOA, D. B. Estudo dos efeitos da microestrutura do material e da frequência do sinal ultrassônico na análise de flutuações. 2013. 106 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia e Ciência dos Materiais) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2013. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2014-04-01T13:29:52Z No. of bitstreams: 1 2013_dis_dbpessoa.pdf: 6806613 bytes, checksum: ebdef81181b7e0f2a3a1486a27440a7f (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2014-04-02T17:38:36Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_dis_dbpessoa.pdf: 6806613 bytes, checksum: ebdef81181b7e0f2a3a1486a27440a7f (MD5) / Made available in DSpace on 2014-04-02T17:38:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_dis_dbpessoa.pdf: 6806613 bytes, checksum: ebdef81181b7e0f2a3a1486a27440a7f (MD5) Previous issue date: 2013-11-28 / It is usual the application of ultrasonic non-destructive evaluation to detect discontinuities in different materials applied in industry Furthermore information about the microstructure of the inspected material can be obtained by signal processing of time series produced during the inspection Simulation of ultrasonic testing can be an important tool to help the understanding and predicting the interaction of mechanical wave in materials First of all computational materials modeling to reproduce the characteristics of specimens through which the wave propagates is necessary Five different one-dimensional materials composed of domains (grains) with different average size and same density were designed in this work Simulations of ultrasonic wave propagation in the modeled materials were performed at four different wave frequencies Concomitantly ultrasonic signals were acquired from five steel samples containing different average grain sizes using probes with central frequency of 225 5 10 and 20 MHz Detrended fluctuation analysis DFA and rescaled range analysis R/S two techniques for analyzing fluctuations in time series were used to process the signals in order to filter out spurious information and evaluate the influence of selected variables (grain size and frequency of the signal) on the ultrasonic signals obtained Finally simulated and experimental data and compared in order to evaluate the simulation performance / É corrente o uso de inspeção não-destrutiva ultrassônica na detecção de descontinuidades nos mais diversos materiais utilizados na indústria Adicionalmente informações sobre a microestrutura do material inspecionado podem ser obtidas a partir do processamento da série temporal produzida durante a inspeção A simulação do ensaio ultrassônico representa uma importante ferramenta para o entendimento e previsão da interação da onda mecânica com o meio No entanto faz-se necessário primeiramente modelar o meio que reproduza as características de uma amostra objeto de estudo por onde a onda propaga Cinco meios unidimensionais compostos por domínios (representando grãos) com tamanho médio distinto e a mesma densidade média foram definidos neste trabalho Simulações de propagação de ondas ultrassônicas nos meios modelados foram executadas para quatro diferentes frequências de ondas Concomitantemente foram capturados sinais ultrassônicos sobre cinco amostras de aço contendo diferentes tamanhos médios de grão utilizando transdutores de 2.25 5.0 10.0 e 20.0 MHz Todos os sinais obtidos foram submetidos à detrended fluctuation analysis DFA e rescaled range analysis R/S duas técnicas de análise de flutuações em séries temporais com vista a filtrar informações espúrias e avaliar influência das variáveis selecionadas (tamanho de grão e frequência do sinal) sobre os sinais ultrassônicos obtidos Por fim é feita uma comparação entre os dados simulados e experimentais e avaliação da qualidade da simulação

No presente trabalho avalia-se o comportamento da difusão e da convecção natural em sistemas térmicos que possuem armazenadores de calor, como os que envolvem coletores solares ligados a reservatórios de água quente. Através da solução das equações diferenciais que regem o problema, obtém-se os campos de velocidade e temperatura no interior destes armazenadores. Este último, especialmente, é importante para a determinação da performance térmica de todo o sistema. A intensidade da estratificação térmica depende do fluxo de entrada e saída de água no reservatório, da sua razão de aspecto, da posição da resistência elétrica de apoio, se ela existir, da espessura e difusividade térmica da parede e da espessura e material do isolamento térmico. A perda de calor para o meio ambiente causa um fluxo de líquido descendente, junto às paredes do reservatório, incorrendo em camadas limites hidrodinânlica e térmica. Além do papel destas camadas limites, também investiga-se a importância relativa da difusão de calor através da parede metálica do armazenador, na sua direção axial (altura). Não são investigados neste trabalho os efeitos de entrada e saída do líquido do armazenador, e também as correntes convectivas originadas do suprimento de calor por resistência elétrica. As equações da energia e do movimento são resolvidas de forma acoplada, em coordenadas cilíndricas axissimétricas, em regime transiente, empregando o Método dos Volumes Finitos. / In the present work the diffusion behavior as well as the natural convection in thermal systems that possess heat reservoirs, like the ones that involve solar collectors connected to hot water reservoirs, have been evaluated. Through the solution of the differential equations that describe the problem, the velocity fields and the internal temperature of these tanks have been obtained. The last one is specially important for the determination of the thermal performance of the whole system. Intensity of the thermal stratification depends on the entrance and exit water flow in the reservoir, on the tanks aspect ratio, on the position support of the electrical resistance, if it exists, on the thickness and thermal diffusion of the wall and on the material of thermal insulation. The loss of heat for the environment brings about a descending liquid flow, next to the walls of the reservoir, ending up by creating hidrodynamic and thermal boundary layers. Besides the role of these boundary layers, the relative importance o f the heat diffusion through the metallic wall of the reservoir in its axial direction (height), also has been investigated. The effects of the entrance and exit of liquid in the reservoir, as well as the convective currents originated from the heat supplied by electric resistance have not been investigated. The energy and moment equations are solved in a coupled way, in axissimetrical cilyndrical coordinates, in transient regime, employing a Finite Volume Method.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2016-01-08T20:30:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 105510.pdf: 6402528 bytes, checksum: 9a28bd8de018d3dba0b09aa369cb7ba1 (MD5) Previous issue date: 1996 / O vazamento de gás refrigerante pela folga radial do compressor rotativo de pistão rolante é modelado, assumindo-se como fluído de vazamento tanto o óleo puro como a mistura óleo-refrigerante. Seis modelos de escoamento, considerando ambos os regimes, estacionário e transiente, são desenvolvidos. O modelo mais simples envolve o escoamento estacionário de óleo puro, que é melhorado incorporando-se a variação temporal da pressão de compressão e da velocidade tangencial do pistão rolante. A influência do gás dissolvido no óleo é analisada nos modelos de escoamento monofásico homogêneo e heterogêneo da mistura. A formação de bolhas de gás refrigerante é introduzida nos modelos de escoamento bifásico homogêneo da mistura. Um modelo bifásico contendo a formação de espuma também é apresentado. Os resultados mostram a importância dos modelos conterem o efeito do gás refrigerante dissolvido no óleo no cálculo das propriedades ffsicas, assim como a formação de bolhas de gás ao longo do escoamento. Mostra-se que a formação de espuma na saída da folga radial pode, também, influir significativamente sobre os resultados do escoamento. O modelo de escoamento bifásico homogêneo é recomendado para prever o vazamento de gás refrigerante pela folga radial.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2016-01-08T20:39:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 104402.pdf: 13360964 bytes, checksum: 113cc948d365d428ae37e9d63e47f3c5 (MD5) Previous issue date: 1996 / Simulação do movimento radial do pistão em um compressor alternativo de refrigeração. Esta simulação tem como objetivo promover economia de energia, diminuindo tanto a potência consumida por atrito viscoso quanto o vazamento de fluido refrigerante através da folga radial, além de reduzir o ruído do compressor.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2016-01-08T21:07:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 104166.pdf: 2341533 bytes, checksum: ebdb0b6c0e034b839883a4df181b449a (MD5) Previous issue date: 1996 / Algumas técnicas para evitar o problema do desacoplamento par-ímpar campo de pressão (também conhecido como campo de pressão do tipo tabuleiro de xadrez) na simulação numérica de escoamentos incompressíveis são discutidas e testadas. Essas técnicas são testadas em associação com algoritmos utilizados em Volumes Finitos para a simulação desse tipo de escoamento. Comparações do desempenho dos códigos implementados são mostradas. A eficácia das diversas técnicas é verificada na simulação de escoamentos bidimensionais laminares.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2013-07-15T22:56:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 220691.pdf: 7002334 bytes, checksum: b6545d55b6c51db09832cca35cb420b9 (MD5)

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-18T19:46:45Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-09T01:51:19Z : No. of bitstreams: 1 152682.pdf: 7545585 bytes, checksum: 357f4dafad3a665d4abd932fe9e9e4f5 (MD5) / O sistema de equações gerados da discretização das EDP's de Navier-Stokes através do MVF é de segunda ordem e necessita de uma forma de linearização para que possa ser resolvida como um sistema linear de equações. Normalmente, o sistema de equações gerado da discretização é linearizado, seja na discretização de termos não-lineares, seja na linearização de termos fonte, possibilitando que a solução destas não linearidades possa ser obtida de forma iterativa. O presente trabalho visa, essencialmente, implementar nova linearização na discretização das equações de Navier-Stokes usando a expansão via Série de Taylor, conforme o método de Newton, com interpolação UpWind de 1a ordem. O objetivo é otimizar o custo computacional envolvido na solução do sistema de equações lineares gerado da discretização.

Resumo

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:38Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-09-16Bitstream added on 2014-06-13T19:50:37Z : No. of bitstreams: 1 bornschlegell_as_me_ilha.pdf: 1868861 bytes, checksum: b2f9910d0ae7f6f842769165c54b95de (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Durante as últimas décadas, grandes esforços têm sido dirigidos ao desenvolvimento de técnicas numéricas capazes de tratar escoamentos envolvendo geometrias complexas e/ou móveis. Neste contexto, o chamado método de fronteira imersa, que permite a resolução desta classe de problema usando malha cartesiana fixa independentemente do tipo de geometria tratada, tem recebido grande atenção por parte da comunidade internacional de dinâmica dos fluidos computacional. No presente trabalho, o método de fronteira imersa, associado ao modelo físico virtual, foi implementado em um código computacional capaz de simular escoamentos isotérmicos, incompressíveis e bidimensionais, utilizando o método dos volumes finitos. Escrito em linguagem Fortran 90, este programa emprega o método SIMPLEC para o acoplamento pressão-velocidade, oferecendo ao usuário diferentes opções para o tratamento dos termos advectivos – Upwind, Diferenças Centrais, Power-Law e QUICK. Embora a linguagem Fortran 90 não possibilite a programação orientada a objetos, procurou-se, na execução deste trabalho, aplicar alguns dos conceitos envolvidos neste tipo de programação, tais como polimorfismo, herança e encapsulamento. Testes exaustivos foram executados para avaliar as funcionalidades (funções e sub-rotinas) introduzidas no código computacional e a performance global do programa. Neste contexto, dois problemas clássicos da literatura foram utilizados como benchmark na validação do programa: o escoamento em torno de um cilindro estacionário e o escoamento ao redor de um cilindro em rotação. Em ambos os casos, os resultados obtidos se mostraram fisicamente consistentes, apresentando uma concordância satisfatória com dados da literatura / In the last decades, considerable efforts have been directed to the development of numerical techniques for solving fluid flow past complex and/or moving geometries. In this context, the so-called immersed boundary method, which allows treating this class of problems by using Cartesian grids independently of the considered geometry, has received large attention from international community of computational fluid dynamics. In this work, the immersed boundary method associated to the physical virtual model has been computationally implemented into a two-dimensional finite volume for simulating incompressible isothermal flows. The SIMPLEC algorithm has been employed to the velocity-pressure coupling, while different schemes – second order upwind, central difference, power-law, and QUICK – were available to discretize the advective terms. The code has been written in FORTRAN 90. Although such a compiler does not provide support to object oriented programming, the concepts of polymorphism, inheritance and encapsulation have been applied during implementation of the virtual physical model. Exhaustive tests have been performed in order to evaluate not only the new functions and subroutines added to the main program, but also the whole program itself. For this, the flows past stationary and rotating circular cylinder have been considered as benchmarks. In both cases, the obtained results are physically consistent, presenting a satisfactory agreement with the available data in the literature