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Dissertations / Theses on the topic 'Simulação numérica'
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Girardi, Daniel. "Simulação numérica." reponame:Repositório Institucional da UFSC, 2012. http://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/94240.
Full textAbstract:
Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Física, Florianópolis, 2010Made available in DSpace on 2012-10-25T07:54:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 280990.pdf: 817288 bytes, checksum: 3c0effd17ff68abbd475ccbedd5a9ae4 (MD5)
Este trabalho divide-se em duas partes. Na primeira, nós calculamos o expoente dinâmico do algoritmo de Niedermayer aplicado aos modelos de Ising e XY em duas dimensões, para vários valores do parâmetro $E_0$ (o qual, resumidamente, controla o tamanho médio das ilhas a serem modificadas). Para $E_0=-1$ nós reobtemos o algoritmo de Metropolis e para $E_0=1$ reobtemos o algoritmo de Wolff. Para $-1
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Picanço, Samuel Lima. "Simulação numérica para difusão anisotrópica." Universidade do Estado do Rio de Janeiro, 2006. http://www.bdtd.uerj.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=777.
Full textAbstract:
O presente trabalho trata de construir um modelo computacional utilizando o método dos volumes finitos para malhas não-estruturadas, a fim de se calcular a carga hidráulica num meio poroso, considerando este meio não homogêneo e anisotrópico. A anisotropia é uma característica de muitos materiais encontrados na natureza e depende da propriedade estudada no meio. Primeiramente apresenta-se a dedução da equação do transporte advectivo dispersivo e a formulação matemática para a equação de Laplace, esta última utilizada para o cálculo da
carga hidráulica. Em seguida, apresenta-se o algoritmo de solução de um programa computacional em linguagem C++ que permite calcular a velocidade do fluxo em cada face de um volume de controle. Finalmente são feitos vários testes para validação do código computacional utilizado, o que levou a crer que o método utilizado é eficaz para os tipos de malhas testados, apresentando algumas diferenças quanto ao erro da solução.The present work build a computational model using the finite volumes method for unstructured meshes, with the purpose of calculating the hydraulic load in a porous medium, considering it material non - homogeneous and anisotropic. The Anisotropy is a characteristic of many materials found in the nature and it depends on the property studied in this material. First, we present the deduction of the equation of advective-dispersive transport and the mathematical formulation for the Laplaces equation, this last one used for the calculation of the hydraulic load. Soon afterwards, we present the solution algorithm of a computational program in the C++ language that allows to calculate the speed of the flow in each face of the control volume. Finally several tests for validation of the code are made, which makes it that the plausible to assume method is effective for the types of meshes tested, presenting some differences for the wrong solution.
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Brascher, Filho Paulo Paim. "Simulação numérica de centrais termelétricas." reponame:Repositório Institucional da UFSC, 1991. https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/106323.
Full textAbstract:
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 1991.Made available in DSpace on 2013-12-05T20:07:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 82312.pdf: 3844843 bytes, checksum: cc46921b7967579f323f5339ce6fbef5 (MD5) Previous issue date: 1991
São apresentadas nesta dissertação, a descrição e a validação de um código computacional generalizado preparado para simular o comportamento de grandes centrais termelétrica em regime permanente, quando submetidas à condição de carga nominal ou parcial. O programa foi validado utilizando-se dados disponíveis de uma usina em instalação com capacidade nominal de geração de 350 MW, tendo-se observado uma boa concordância entre os resultados numéricos e os resultados fornecidos pelo fabricante. É realizado, também, uma bateria de testes em que são alterados alguns parâmetros pertinentes ao ciclo tais como: alteração do número de trocadores de calor em uma usina original, alteração do número de trocadores visando a otimização de uma usina e, a investigação da temperatura da fonte fria sobre o desempenho de uma usina. Estes testes permitiram a verificação da consistência física do comportamento dos resultados numéricos. O programa mostra-se de grande utilidade do ponto de vista da Engenharia como ferramenta auxiliar de projeto e na análise de plantas ou instalações, conforme pode ser comprovado nos testes de otimização realizados neste trabalho.
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Leite, Neto Joaquim Paulino. "Simulação numérica de um [Teta]- pinch." [s.n.], 1985. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/278091.
Full textAbstract:
Orientador: Jose Busnardo NetoDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin
Made available in DSpace on 2018-07-18T02:46:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LeiteNeto_JoaquimPaulino_M.pdf: 1599775 bytes, checksum: dc58c3e367168c68f4138d243c3f5510 (MD5) Previous issue date: 1985
Resumo: Um modelo numérico de dois fluídos, que integra as equações de conservação da massa, do momento e da energia juntamente com as equações de Maxwell, é usado para simular a fase de implosão de três q-pinches: q-pinch Tupã, q-pinch II e q-pinch da Universidade do Texas. Os processos de transporte anômalos (microinstabilidades) são incluídos de maneira auto-consistente, segundo o modelo de Liewer e Krall. Obtém-se perfis de quantidades típicas do plasma tais como densidade, campo magnético, densidade de corrente, temperaturas eletrônica e iônica para vários instantes da implosão. Para o q-pinch de alta densidade (Tupã, com n » 1016cm-3) e para o q-pinch da densidade intermediária (q-pinch II, com n » 1014cm-3), é encontrado que ambos os processos de transporte, o clássico e o anômalo, podem desempenhar um papel importante durante a implosão. O transporte anômalo é dominante na região da camada de corrente e atrás do pistão (onde a corrente e a temperatura são relativamente altas) e o transporte clássico tende a dominar na frente do pistão (onde a densidade é alta e a temperatura relativamente baixa). É demonstrado também que a resistividade anômala aumenta com a massa do íon e que existe um inter-relacionamento entre a resistividade clássica e a resistividade anômala. Para o q-pinch de baixa densidade (Texas, com n » 1012cm-3), o transporte anômalo domina completamente, tanto atrás como na frente do pistão. Neste caso o transporte clássico é desprezível. Os resultados numéricos permitem uma identificação precisa dos fenômenos físicos dominantes nos vários instantes da implosão
Abstract: A two-fluid numerical model, which integrates the mass, momentum and energy conservation equations together with the Maxwell equations, is used to simulate the implosion stage of three q-pinches: q-pinch Tupã (high density), q-pinch II (intermediate density) and the q-pinch of the University of Texas. Anomalous transport processes (microinstabilities) are included self-consistently, following the model of Liewer and Krall. Classical transport processes are introduced according to the model of Braginskii. The profiles of typical plasma quantities such as density, magnetic field, current density, electron temperature and ion temperature are obtained at various stages of the implosion. For a high density q-pinch (n » 1016cm-3) and for na intermediate density q-pinch (n » 1014cm-3) it is found that both transport processes, the classical one and the anomalous one, can play an important role during the implosion. Anomalous transport is dominant in the sheath region and behind the piston (where the current and the temperature are relatively high) and classical transport tends to dominate ahead of the piston (where the density is high and the temperature is relatively low). It is demonstrated also that the anomalous resistivity increases with ion mass and that classical and anomalous resistivities are coupled. For the low density q-pinch (n » 1012cm-3), anomalous transport is completely dominant, both behind and in front of the piston, and classical transport is negligible. These numerical results permit a precise identification of the dominant physical phenomena at the various stages of the implosion
Mestrado
Física
Mestre em Física
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Brito, Moisés Gonçalves de. "Simulação numérica de tomadas de água." Master's thesis, Faculdade de Ciências e Tecnologia, 2010. http://hdl.handle.net/10362/5064.
Full textAbstract:
Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do Grau de Mestre em
Engenharia MecânicaO aumento da capacidade de bombagem de uma central de adução obriga obviamente à adaptação ou reconstrução da tomada de água. A solução mais simples e geralmente mais barata consiste simplesmente na colocação de mais condutas na câmara de aspiração pré-existente. Esta solução em geral cria situações não contempladas nas normas que no entanto podem ser satisfatórias do ponto de vista operacional e mais económicas porque não obrigam à alteração da tomada de água. O presente trabalho tem como principais objectivos validar e demonstrar a utilidade da simulação numérica com um código do tipo RANS no estudo/projecto das tomadas de água. Estas simulações são realizadas recorrendo ao programa FLUENT que resolve numericamente as equações RANS e recorre ao método VoF para a modelação da superfície livre. Neste trabalho o modelo numérico é inicialmente validado e posteriormente aplicado à central de adução do Roxo. O modelo revelou-se capaz de simular o escoamento resultante de alterações no posicionamento das condutas de aspiração para diferentes capacidades de bombagem. As simulações numéricas permitiram ainda concluir que a câmara de aspiração, existente nesta central de adução, foi largamente sobredimensionada. Da pesquisa bibliográfica efectuada pôde constatar-se que a aplicação de um método VoF na identificação da superfície livre conferiu a este trabalho uma componente de inovação. Dos resultados obtidos concluiu-se que o modelo numérico simula com precisão o escoamento com superfície livre no interior das tomadas de água, sendo uma ferramenta de inequívoca utilidade na adequação e/ou dimensionamento das centrais de adução.
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Silva, Eduardo Alberto Borges da. "Modelagem e simulação numérica de uma unidade de leito móvel simulado /." Florianópolis, SC, 2000. http://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/78559.
Full textAbstract:
Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico.Made available in DSpace on 2012-10-17T15:56:28Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T19:04:27Z : No. of bitstreams: 1 152930.pdf: 20215246 bytes, checksum: 5cc26f6e8d0c4664ab944fcb0909bfbb (MD5)
Estudo de uma unidade de leito móvel simulado e simulação de seu comportamento através de um modelo matemático implementado em um programa computacional. O estudo envolve separações por adsorção de interesse industrial, tais como enantiômeros e carboidratos. A modelagem da unidade utiliza o modelo 'plug flow' com dispersão axial, considerando a real mudança dos pontos de admissão e coleta das correntes fluidas. As equações do modelo são resolvidas numericamente utilizando o Método de Volumes Finitos com arranjo co-localizado de variáveis e as funções de interpolação do esquema 'Weight Upstream Differencing Scheme' (WUDS). A influência de algumas condições de operação da unidade e de alguns parâmetros do modelo é analisada usando o algoritmo desenvolvido para os casos estudados. O desempenho do sistema é avaliado com base em critérios como pureza, recuperação, consumo de solvente e produtividade do adsorvente.
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Figueiredo, Rafael Alves. "Simulação numérica de escoamentos viscoelásticos multifásicos complexos." Universidade de São Paulo, 2016. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/55/55134/tde-30112016-160821/.
Full textAbstract:
Aplicações industriais envolvendo escoamentos multifásicos são inúmeras, sendo que, o aprimoramento de alguns desses processos pode resultar em um grande salto tecnológico com significativo impacto econômico. O estudo numérico dessas aplicações é imprescindível, pois fornece informações precisas e mais detalhadas do que a realização de testes experimentais. Um grande desafio é o estudo numérico de escoamentos viscoelásticos multifásicos envolvendo altas taxa de elasticidade, devido às instabilidades causadas por altas tensões elásticas, grandes deformações, e até mudanças topológicas na interface. Assim, a investigação numérica desse tipo de problema exige uma formulação precisa e robusta. No presente trabalho, um novo resolvedor de escoamentos bifásicos envolvendo fluidos complexos é apresentado, com particular interesse em escoamentos com altas taxas de elasticidade. A formulação proposta é baseada no método Volume-of-fluid (VOF) para representação da interface e no algoritmo Continuum Surface Force (CSF) para o balanço de forças na interface. A curvatura e advecção da interface são calculados via métodos geométricos para garantir a precisão dos resultados. Métodos de estabilização são utilizados quando números críticos de Weissenberg (Wi) são encontrados, devido ao famoso problema do alto número de Weissenberg (HWNP). O método da projeção, combinado com um método implícito para solução da equação da quantidade de movimento, são discretizados por um esquema de diferenças finitas em uma malha deslocada. Problemas de benchmarks foram resolvidos para acessar a precisão numérica da formulação em diferentes níveis de complexidade física, tal como representação e advecção da interface, influência das forças interfaciais, e características reológicas do fluido. A fim de demonstrar a capacidade do novo resolvedor, dois problemas bifásicos transientes, envolvendo fluidos viscoelásticos, foram resolvidos: o efeito de Weissenberg e o reômetro extensional (CaBER). O efeito de Weissenberg ou rod-climbing effect consiste em um bastão que gira dentro de um recipiente com fluido viscoelástico e, devido às forças elásticas, o fluido escala o bastão. Os resultados foram comparados com dados teóricos, numéricos e experimentais, encontrados na literatura para pequenas velocidades angulares. Além disso, resultados obtidos com altas velocidades angulares (alta elasticidade) são apresentados com o modelo Oldroyd-B, em que escaladas muito elevadas foram observadas. Valores críticos da velocidade angular foram identificados, e para valores acima foi observada a ocorrência de instabilidades elásticas, originadas pela combinação de tensões elásticas, curvatura interfacial, e escoamentos secundários. Até onde sabemos, numericamente, essas instabilidades nunca foram capturadas antes. O CaBER consiste no comportamento e colapso de um filamento de fluido viscoelástico, formado entre duas placas paralelas devido às forças capilares. Esse experimento envolve consideráveis dificuldades, dentre as quais podemos destacar a grande influência das forças capilares e a diferença de escalas de comprimento no escoamento. Em grande parte dos resultados encontrados na literatura, o CaBER é resolvido por modelos simplificados em uma dimensão. Resultados obtidos foram comparados com tais resultados da literatura e com soluções teóricas, apresentando admirável precisão.Industrial applications involving multiphase flow are numerous. The improvement of some of these processes can result in a major technological leap with significant economic impact. The numerical study of these applications is essential because it provides accurate and more detailed information than conducting experiments. A challenge is the numerical study of high viscoelastic multiphase flows due to instabilities caused by the high elastic tension, large deformations and even topological changes in the interface. Thus the numerical investigation of this problem requires a robust formulation. In this study a new two-phase solver involving complex fluids is presented, with particular interest in the solution of highly elastic flows of viscoelastic fluids. The proposed formulation is based on the volume-of-fluid method (VOF) to interface representation and continuum surface force algorithm (CSF) for the balance of forces in the interface. The curvature and interface advection are calculated via geometric methods to ensure the accuracy of the results. Stabilization methods are used when critical Weissenberg numbers are found due to the famous high Weissenberg number problem (HWNP). The projection method combined with an implicit method for the solution of the momentum equation are discretized by a finite difference scheme in a staggered grid. Benchmark test problems are solved in order to access the numerical accuracy of different levels of physical complexities, such as the dynamic of the interface and the role of fluid rheology. In order to demonstrate the ability of the new resolver, two-phase transient problems involving viscoelastic fluids have been solved, theWeissenberg effect problem and the extensional rheometer (CaBER). The Weissenberg effect problem or rod-climbing effect consists of a rod that spins inside of a container with viscoelastic fluid and due to the elastic forces the fluid climbs the rod. The results were compared with numerical and experimental data from the literature for small angular velocities. Moreover results obtained for high angular velocities are presented using the Oldroyd-B model, which showed high climbing heights. Critical values of the angular speed have been identified. For values above a critical level were observed the occurrence of elastic instabilities caused by the combination of elastic tension, interfacial curvature and secondary flows. To our knowledge, numerically these instabilities were never captured before. The CaBER consists of the behavior and collapse of a viscoelastic fluid filament formed between two parallel plates due to capillary forces. This experiment involves considerable difficulties, among which we can highlight the great influence of the capillary forces and the difference of the length scales in the flow. In much of the results found in the literature, the CaBER is solved by simplified models. The results were compared with results reported in the literature and theoretical solutions, which showed remarkable accuracy.
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Filho, Roberto Carlos Moro. "Simulação numérica da combustão em material poroso." Instituto Tecnológico de Aeronáutica, 2009. http://www.bd.bibl.ita.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=783.
Full textAbstract:
Combustão pré-misturada dentro de meio poroso é área de intensa pesquisa na atualidade. Isto se deve à necessidade da indústria na utilização de câmaras de combustão com alta eficiência e baixa emissão de poluentes. Aplicações desta tecnologia em áreas como produção de hidrogênio, exploração de petróleo e aquecimento doméstico estão sendo investigadas por vários grupos de pesquisa. Neste trabalho são apresentadas simulações numéricas da combustão em meio poroso. Um modelo laminar, bidimensional, baseado em uma formulação macroscópica para as equações de transporte foi adotado. A cinética química é modelada através de dois mecanismos reduzidos, 6 e 8 equações elementares. O método numérico empregado é o de volumes finitos em um sistema de coordenadas generalizadas. Foram investigados três protótipos de reatores porosos e comparados os resultados das simulações aos resultados experimentais encontrados na literatura. Esta tecnologia tem como fundamento o controle sobre a chama a partir da possibilidade de uso de diferentes materiais porosos dentro do reator. Para um melhor entendimento das características dos materiais porosos e sua influência sobre a chama, foram realizadas análises de sensibilidade de vários parâmetros relacionados aos materiais porosos e às condições de entrada no reator.
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Araújo, Verônica Sousa de. "Simulação numérica do empeno em barras trefiladas." Universidade Federal de Minas Gerais, 2015. http://hdl.handle.net/1843/BUBD-9WUHBY.
Full textAbstract:
Metal forming processes provide various products for the industrial sector. The automotive industry uses drawn bars for the production of rods for shock absorbers and the dimensional accuracy is a key factor in the performance of these components. The drawing step in the manufacturing process of these rods results in a residual stress profile that can cause distortion in the bars. The variation of the drawing process parameters can be crucial to the level of residual stresses and distortions of the final component. In this work, numerical simulation models have been built to evaluate the profile of residual stresses and distortion of drawn bars, including the variation of some process parameters such as the geometric parameters of the bar, the working angle of the die, the coefficient of friction between the material and the tool and the initial alignment between the die and the bar. It has been concluded that the most critical parameter for the occurrence of distortions in the bars was the angular misalignment of the die, resulting in more than 4% of distortion. The other investigated parameters led to low distortions.Os processos de conformação mecânica permitem a fabricação de diversos produtos para o setor industrial. O ramo automotivo utiliza barras trefiladas para produção de hastes para amortecedores e a precisão dimensional é um fator decisivo de desempenho destes componentes. O processo de trefilação, no entanto, resulta em um perfil de tensões residuais que podem provocar empeno nas barras. A variação dos parâmetros de processo de trefilação pode ser determinante para a elevação das tensões residuais e da distorção final do componente. Neste trabalho, construíram-se modelos de simulação numérica para avaliar o perfil de tensões residuais e a distorção de barras trefiladas, modificando-se alguns parâmetros de processo. Investigaram-se os parâmetros geométricos da barra, o ângulo de trabalho da fieira, o coeficiente de atrito entre o material e a ferramenta e o alinhamento inicial entre a fieira e a barra. Concluiu-se que o parâmetro mais crítico para a ocorrência de empeno nas barras foi o desalinhamento angular da fieira, resultando em mais de 2% de distorção. Os demais parâmetros investigados apresentaram resultados baixos para distorção, porém acima do limite de retilineidade, o que indica a ocorrência do empeno para estas situações.
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Mohnsam, Luciana De Almeida. "Simulação numérica do comportamento de cabos viscoelasticos." reponame:Repositório Institucional da FURG, 2008. http://repositorio.furg.br/handle/1/3626.
Full textAbstract:
Dissertação(mestrado)-Universidade Federal do Rio Grande, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Oceânica, Escola de Engenharia, 2008.Submitted by Lilian M. Silva (lilianmadeirasilva@hotmail.com) on 2013-04-24T21:57:46Z No. of bitstreams: 1 Simulação numérica do comportamento de cabos viscoelasticos.pdf: 4203728 bytes, checksum: 7ceef8d6df53ec7479e4f8c76d03d32c (MD5)
Approved for entry into archive by Gabriela Silva da Rosa(gabrielasilvadarosa@gmail.com) on 2013-07-01T21:40:14Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Simulação numérica do comportamento de cabos viscoelasticos.pdf: 4203728 bytes, checksum: 7ceef8d6df53ec7479e4f8c76d03d32c (MD5)
Made available in DSpace on 2013-07-01T21:40:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Simulação numérica do comportamento de cabos viscoelasticos.pdf: 4203728 bytes, checksum: 7ceef8d6df53ec7479e4f8c76d03d32c (MD5) Previous issue date: 2008
Atualmente, há muito interesse em estudar e criar novos materiais sintéticos que apresentem alta resistência à ruptura. Um exemplo disto é o avanço na construção de linhas de ancoragem para plataformas em operações offshore, que são preferencialmente constituídas, além de outros componentes, por cabos de fibra sintética, como a de poliéster. O objetivo principal deste trabalho foi efetuar a simulação numérica do comportamento de cabos viscoelásticos submetidos a esforços externos até que ocorra a ruptura. Este trabalho é importante para compreender melhor o comportamento de cabos sintéticos utilizados na ancoragem de plataformas, ajudando assim, a estimar de forma mais adequada a durabilidade dos mesmos. No programa construído, considerou-se que o comportamento do cabo é uma sobreposição dos movimentos dos multifilamentos que o constitui. Um modelo viscoelástico foi usado para representar o comportamento de cada multifio e sua dinâmica foi analisada resolvendo numericamente as equações de movimento. Os parâmetros do modelo foram determinados mediante análise de dados obtidos em ensaios dinâmicos e de tração com multifios de poliéster, realizados no Laboratório de Análises de Tensões - POLICAB. Os resultados numéricos foram comparados aos encontrados na literatura e posteriormente aos resultados experimentais, que permitiram também validar o modelo para a simulação do comportamento de um multifilamento de poliéster até a ocorrência de ruptura.
Currently, there has been much interest in studying and creating new synthetic materials with high breaking strength. The advances in construction of anchorage lines designed for operating offshore platforms are, beyond other components, for synthetic fiber ropes, as of polyester. The main goal of this study was to elaborate the numerical simulation of the behavior of viscoelastics ropes submitted the external efforts until the rupture occurs. This study is important to better understand the behavior of synthetic ropes used in platforms anchorage helping, to estimate more adequate form and durabilities of them. In the elaborated program, it was considered that the behavior of the rope is an overlap of the movements of the multi-wires that constitutes it. A viscoelastic model was used to represent the behavior of each multi-wire and its dynamics was analyzed using the numerical solutions of the motion equations. The parameters of the model had been determined by the analysis of data gotten in dynamic assays and tractive with multi-wires of polyester, carried through in the Laboratory of Analyses of Tensions - POLICAB. The results have been compared with ones in the literature and later with the experimental results, that had also validate the model for the simulation of the behavior of a multi-wire of polyester until the imminence rupture.
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Claudino, de Lira Júnior José. "Simulação numérica de um forno de reaquecimento." Universidade Federal de Pernambuco, 2007. https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/5484.
Full textAbstract:
Made available in DSpace on 2014-06-12T17:39:51Z (GMT). No. of bitstreams: 2
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Previous issue date: 2007Este trabalho tem como objetivo apresentar um modelo computacional para um forno de aquecimento de tarugos. O modelo permitiu a variação das condições operacionais da chama e consequentemente o perfil de aquecimento das peças. O modelo foi elaborado utilizando o método dos volumes finitos para um sistema tridimensional, transiente e móvel. O forno objeto desse estudo tem capacidade de 60 toneladas, funciona em regime contínuo e utiliza gás natural no processo de combustão. O modelo calcula a distribuição de temperatura da carga e da chama de forma acoplada. Os resultados apresentados auxiliaram na validação e ajuste às condições reais de operação. Foram realizados vários estudos paramétricos a fim de investigar a influência das variáveis na operação do forno
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Pereira, Raquel Pires. "Simulação numérica de um episódio de nevoeiro." Master's thesis, Universidade de Aveiro, 2011. http://hdl.handle.net/10773/7480.
Full textAbstract:
Mestrado em Meteorologia e Oceanografia FísicaO presente trabalho procura avaliar o desempenho do modelo WRF na simulação de nevoeiro para o episódio que proporcionou os acidentes em cadeia na auto-estrada A25 no dia 23 de Agosto de 2010. Também é avaliada a sensibilidade do modelo às diferenças na utilização de condições fronteira da temperatura da superfície do mar na simulação do evento. Foram utilizados vários parâmetros para perceber os mecanismos físicos associados à formação e permanência do nevoeiro, tais como, a estimativa da visibilidade horizontal desenvolvida por Gultepe et al., assim como o Índice de Estabilidade de Nevoeiro (FOGSI). Os resultados sugerem que o modelo simula bem este evento. Usando uma maior resolução das SSTs obtêm-se melhores resultados. Outros diagnósticos aplicados às saídas do modelo podem ajudar a prever eventos de nevoeiro. Portanto, pode-se esperar que a previsão feita pelo modelo usando uma melhor resolução espacial das SSTs e diagnósticos complementares pode ajudar a previsão de ventos de nevoeiro tal como o que ocorreu na auto-estrada A25.
This study attempts to evaluate the performance of the WRF model in simulating fog event that caused associated to the road chain accident in the A25 highway on August 23, 2010. It is also evaluated the sensibility of the model to differences in the use of boundary conditions of sea surface temperature in the simulation of this event. Several parameters were used to understand the physical mechanisms associated to the formation and permanence of the fog, such as, the methodology of estimating horizontal visibility of Gultepe et al., as well as, the Fog Stability Index (FOGSI). The results suggest that the model simulated well this fog event. Using high spatial resolution SSTs gave better results. Other diagnostics applied to the model output may help to forecast fog events. Therefore, we may expect that model forecast using high spatial resolution SSTs and complementary diagnostics may help forecasting fog events such as that which occurred in A25 highway.
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Franco, Sebastião Romero. "Simulação numérica de ondas aquáticas não-lineares permanentes." reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS, 2006. http://hdl.handle.net/10183/10100.
Full textAbstract:
O presente trabalho apresenta um estudo sobre ondas de gravidade. São descritas as equações que governam o movimento de ondas lineares, fracamente não-lineares e completamente não-lineares. Foi implementado um método espectral que resolve, empregando o método de Newton, as equações completamente não-lineares que descrevem o movimento das ondas estacionárias em água. Com isso, é possível simular o empinamento das ondas, ou seja, o comportamento destas quando a profundidade da água diminui. Calcula-se a altura das ondas em função da profundidade, o coeficiente de empinamento e o ângulo de quebra das ondas. Assim, pôde-se observar as relações destas propriedades com a quebra das ondas e associar os resultados numéricos com aqueles previstos pela teoria.A study on the propagation of gravity waves is presented. The governing equations for linear, weakly nonlinear and fully nonlinear water waves are described. A spectral method has been implemented which solves, employing the Newton method, the fully nonlinear equations describing the motion of steady waves. It is then possible to simulate the shoaling of waves, that is, the behaviour of them when the water depth decreases. The wave height as a function of depth, the shoaling coefficient and the angle of wave breaking are calculated. It was possible to observe the relationship of these properties with the breaking of the waves and associate the numerical results with those predicted by the theory.
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Gaspari, Eduardo Ferreira. "Simulação numérica de roll waves em canais fechados." [s.n.], 2013. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/265672.
Full textAbstract:
Orientador: Antonio Carlos BannwartTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica e Instituto de Geociências
Made available in DSpace on 2018-08-22T09:34:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gaspari_EduardoFerreira_D.pdf: 3211545 bytes, checksum: 80820e359cf9df0a39b228d34978524f (MD5) Previous issue date: 2013
Resumo: Utilizando um método numérico especializado em problemas hiperbólicos chamado Riemann Solver, é feito um estudo para avaliar o processo de evolução de roll waves em canais fechados. Todo o estudo se baseia em fenômenos de propagação de ondas hiperbólicas do tipo ondas de gravidade. Foi utilizado um modelo unidimensional para representar a dinâmica das roll waves. Inicialmente foi feita uma análise das velocidades características envolvidas, a qual indicou, para o arranjo estratificado, um fraco acoplamento entre os fenômenos de propagação de onda mais relacionados com a compressibilidade dos fluidos e os fenômenos de propagação de ondas mais relacionados com a variação hidrostática na seção transversal do canal. Os resultados desta análise foram utilizados para justificar uma modelagem de roll wave considerando os fluidos como incompressíveis. Testes numéricos também foram feitos, demonstrando que a hipótese de fluidos incompressíveis não leva a uma perda de qualidade na modelagem de ondas de gravidade em canais fechados. Foi observada a fragilidade da hipótese de perfil hidrostático de pressão nos modelos de dois fluidos e é proposta uma modificação para este perfil de pressão considerando os efeitos dinâmicos devido à forma rugosa da interface em um escoamento estratificado instável. São feitas comparações com resultados experimentais de literatura para o filme de líquido em regime laminar e foram feitos experimentos para o filme de líquido em regime turbulento. As comparações entre as simulações e os resultados experimentais demonstrando que o modelo proposto é consistente
Abstract: Using a Riemann Solver numerical method, a study to evaluate the process of evolution of roll waves in closed channels was implemented. The whole study is based on the phenomena of hyperbolic gravity waves propagation. It was used a one-dimensional model to represent the dynamics of roll waves. Initially an analysis of the propagation wave velocities involved on to the stratified flow was done, a weak coupling between the wave propagation phenomena more closely related to fluid compressibility and wave propagation phenomena more closely related to the change in the void fraction, due the gravity waves, was verified. The results of this analysis were used to justify a roll wave modeling considering the fluids as incompressible. Numerical tests were also performed, showing that the hypothesis of incompressible fluids does not lead to a loss of quality in the modeling of gravity waves in closed channels. It was observed a fragility of the hydrostatic pressure profile assumption to modeling unstable stratified flow. It was proposed a modification to this pressure profile, considering the dynamic effects of the roughness interface. Comparisons were made with experimental results from the literature for the liquid film in laminar and experiments made for the film of liquid in turbulent flow. This comparison between simulations and experimental results demonstrate that the proposed model is consistent
Doutorado
Explotação
Doutor em Ciências e Engenharia de Petróleo
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Avanço, Rafael Henrique. "Simulação numérica de evaporadores utilizados em aplicações frigoríficas." Universidade de São Paulo, 2010. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18147/tde-29102010-143455/.
Full textAbstract:
O presente trabalho trata do estudo do modelo computacional, EVSIM, que permite a simulação e caracterização da transferência de calor e massa entre o ar úmido externo e o refrigerante em evaporadores utilizados em sistemas frigoríficos e condicionadores de ar domésticos. O modelo é capaz de levar em conta a distribuição do refrigerante ao longo da serpentina mesmo em circuitos complexos. O desempenho do evaporador é calculado através de uma análise tubo a tubo. Os cálculos em cada tubo são baseados no cômputo da distribuição do ar, da vazão mássica do refrigerante e dos estados termodinâmicos determinados para cada tubo, assim como dos processos de transferência de calor e massa em cada tubo, respectivamente. A principal vantagem do modelo está na análise termodinâmica local, e na consideração dos mecanismos de transferência de calor e equações de estado para diferentes substâncias. Este trabalho acrescenta em relação ao código inicialmente desenvolvido, diferentes correlações de transferência de calor para escoamento bifásico. Os resultados de simulação obtidos são coerentes com resultados experimentais e de razoável confiabilidade.This work concerns about a study of the computational model, EVSIM, which allows simulating and characterizing the heat and mass transfer between the humid air and the refrigerant in evaporators used in frigorific and domestic air-conditioning systems. The model is able to consider the refrigerant distribution through the coil even in complex geometrical designs. The evaporator thermal performance is calculated through a tube-by-tube analysis. The computation in each tube is based on the air distribution calculation, refrigerant mass flow rate and the thermodynamic states determination for each tube, as well as on the computation of the heat and mass transfer processes, respectively. The main advantage in this model is the ability in performing local thermodynamic analysis, and in the consideration of heat transfer mechanisms and state equations for different substances. This work brings, in relation to the original code, an update on heat transfer correlations for simulating a two-phase flow heat transfer process. The results obtained are coherent with experimental data and show a reasonable accuracy.
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Cruz, Glauber. "Simulação numérica do escoamento turbulento em bomba ejetora." Instituto Tecnológico de Aeronáutica, 2006. http://www.bd.bibl.ita.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=353.
Full textAbstract:
As bombas ejetoras são dispositivos apropriados para aspirar e bombear um fluido que pode ser líquido, gás ou vapor ou uma mistura bifásica. Tais dispositivos são caracterizados pela troca da energia cinética de uma corrente de fluido primária com a uma corrente de fluido secundária em uma câmara de mistura. Devido à simplicidade na estrutura, na ausência de partes móveis e na conveniência da manutenção, bombas ejetoras têm sido usadas extensivamente em muitos campos da Engenharia para várias finalidades. Bombas ejetoras são usadas principalmente em atividades como: bombeamento ou sucção de fluidos, dragas, bombeamento de produtos químicos, transporte de partículas sólidas grandes ou até mesmos produtos alimentícios. Uma bomba ejetora é geometricamente simples consistindo de 4 componentes principais: um bocal, câmara de sucção, garganta misturadora e difusor. Nesta dissertação, a ferramenta de Dinâmica dos Fluidos Computacional (DFC) foi utilizada para calcular o escoamento tridimensional no interior de uma bomba ejetora com dados geométricos e de desempenho disponíveis na literatura com o objetivo principal de avaliar a qualidade dos resultados obtidos. Para tanto as equações de conservação da massa, 2 Lei de Newton, conservação de energia e para o modelo de turbulência k- foram resolvidas utilizando o método de volumes finitos com um algoritmo segregado para o acoplamento dos campos de velocidade e pressão. Para obtenção da solução foi utilizado o código comercial Fluent versão 6.3.17. Os resultados numéricos obtidos para eficiência da bomba ejetora foram comparados com resultados experimentais e com os de uma formulação unidimensional onde os coeficientes de perda por atrito foram medidos experimentalmente nas seções da bomba ejetora ensaiada experimentalmente e simulada numericamente. Os resultados apresentaram boa concordância em toda a faixa disponível de resultados experimentais. A ferramenta de CFD também permitiu analisar os campos de velocidade e a distribuição de pressão nos componentes da bomba ejetora (bocal, garganta misturadora e difusor).
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Farias, Frederico Rodrigues Ferreira de. "Simulação numérica de escoamentos sobre foguetes de sondagem." Instituto Tecnológico de Aeronáutica, 2009. http://www.bd.bibl.ita.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=2332.
Full textAbstract:
A caracterização aerodinâmica de foguetes de sondagem é requisito fundamental para o projeto e operação destes veículos. O conhecimento das forças atuantes determina o carregamento a que sua estrutura estará submetida e assim orientará o seu projeto estrutural. Da mesma forma, para se determinar a sua trajetória, faz-se necessário o conhecimento das características aerodinâmicas em todas as fases do vôo. Uma das maneiras de se obter as características aerodinâmicas de um foguete é por meio de simulações numéricas do escoamento sobre o foguete. Para isso, a região em torno do foguete é discretizada sob a forma de uma malha computacional que será então empregada para a solução numérica das equações de governo do escoamento. Os objetivos da presente dissertação consistem em gerar malhas computacionais sobre configurações de foguetes, e avaliar a sua adequação para a simulação do escoamento nos diferentes regimes de velocidade. Estas simulações serão feitas empregando-se o programa de cálculo NS3D da subdivisão de Aerodinâmica da ASE, que resolve numericamente as equações de Navier-Stokes 3D de escoamentos turbulentos. Estas simulações serão validadas pela comparação dos resultados dos cálculos com dados experimentais.
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Moreira, Demerval Soares. "Simulação numérica do ciclo do carbono na Amazônia." Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), 2013. http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m19/2013/11.25.22.57.
Full textAbstract:
Estudos indicam que possíveis mudanças climáticas podem vir a ocorrer em decorrência da intensificação do efeito estufa natural associado a ações antrópicas. Consequentemente, o balanço de carbono passou a ser foco de inúmeros trabalhos, uma vez que o dióxido de carbono é um dos principais gases que podem contribuir para esta intensificação. No entanto, existem muitas questões sobre o balanço de carbono que ainda não estão bem esclarecidas. Uma delas é a contribuição da região amazônica, uma vez que a Floresta Amazônica armazena grandes quantidades de carbono em sua biomassa. A preocupação é agravada devido ao fato de que nas últimas décadas, esta região vem sofrendo transformações antrópicas, que estão causando mudanças no tipo de cobertura do solo e lançando na atmosfera grandes quantidade de gases e partículas de aerossóis. Esses gases contribuem com o aumento da concentração de dióxido de carbono atmosférico e alterações nos fluxos de CO$_{2}$ em superfície. Contudo, ainda não se sabe ao certo se estas contribuições são no sentido de favorecer o aumento da biomassa ou o decréscimo da produção primária líquida. Respostas concretas para estas questões ainda requerem diversos estudos observacionais e de modelagem para serem solidificadas. Este trabalho é uma contribuição para este esforço na busca de algumas respostas. Nossos resultados mostraram o comportamento dos fluxos de CO$_{2}$ mediante alterações nas variáveis de superfície e atmosférica, apontando que a respiração do solo é dependente principalmente da umidade e carbono presente no solo, enquanto que o GPP e a respiração do solo foram sensíveis às variações na textura e umidade do solo e na temperatura do ar. Também foi obtida a resposta de cada bioma, e o efeito líquido, em função da sazonalidade, verificando que a floresta conseguiu manter alto GPP na estação seca, enquanto que o cerrado teve alta correlação com a precipitação. O NEE não ficou bem correlacionado com o GPP, ou seja, GPP alto não implicou em baixo NEE. Foi contabilizada a importância do efeito da fração difusa na produção primária bruta e comparada com os demais efeitos dos aerossóis, concluindo que o efeito difuso do aerossol é superior ao efeito radiativo, e sempre no sentido de aumento do GPP. Este trabalho verificou os transportes convectivos do CO$_{2}$ na atmosfera mediante uma linha de instabilidade e em um sistema convectivo isolado e apontou deficiências em simular o transporte vertical deste gás ao utilizar parametrizações deste transporte em simulações com baixa resolução espacial. Por fim, foi desenvolvido e disponível para a comunidade científica um modelo ambiental integrado, que poderá ser utilizado em inúmeros trabalhos, com o objetivo de fornecer respostas para diversas questões ainda em aberto.Studies indicate that possible climate changes are likely to occur due to the intensification of the natural greenhouse effect associated with anthropic actions. Amongst the gases that intensify the greenhouse effect, carbon dioxide has become the focus of numerous studies, since it has the largest contribution; nevertheless, many questions about the carbon balance are still unanswered. One of them is the contribution of the Amazon region, since the Amazon rainforest stores large amounts of carbon in its biomass. The concern has gained attention over the past decades due anthropic land use changes and large emissions of pollutant gases and aerosol particles. These contribute to the increase of the atmospheric carbon concentration and the changes in CO$_{2}$ fluxes on surface. However, it is still unknown whether these contributions promote net biomass assimilation or decrease in net primary production. Concrete answers to these questions still require several observational and modeling studies. This work is a contribution to this effort in finding some answers. Our results showed the behavior of CO$_{2}$ fluxes through changes in surface and atmospheric variables, indicating that soil respiration is mainly dependent on the moisture and soil carbon, while the GPP and soil respiration had larger variations as a function of soil moisture, air temperature and soil texture. The response of each biome was also obtained, and the net effect, due to seasonality, verifying that the forest was able to maintain high GPP in the dry season, while the savannah had a high correlation with precipitation. The NEE was not well correlated with the GPP, ie, high GPP did not imply low NEE. It was accounted the importance of the diffuse fraction effect the primary production and compared with other aerosol effects, concluding that the diffuse effect of the aerosol is greater than the radiative effect, and always in the direction of increasing GPP. This study examined the convective transport of CO$_{2}$ in the atmosphere through a squall line and an isolated convective system and pointed out deficiencies in simulating the vertical transport this gas to use this transport parameterizations in simulations with low spatial resolution. Finally, we developed an integrated environmental model for the scientific community, which can be used in numerous studies, with the goal of providing answers to several questions still open.
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Kondo, Marcel Yuzo [UNESP]. "Simulação numérica do processo de secagem de madeiras." Universidade Estadual Paulista (UNESP), 2014. http://hdl.handle.net/11449/111060.
Full textAbstract:
Made available in DSpace on 2014-12-02T11:16:52Z (GMT). No. of bitstreams: 0
Previous issue date: 2014-08-27Bitstream added on 2014-12-02T11:21:16Z : No. of bitstreams: 1
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000798799.pdf: 3377316 bytes, checksum: 182b607d4e6b0eccc36126444afd4739 (MD5)A secagem de madeira é um importante processo no beneficiamento e utilização deste material. Através da retirada da água da madeira aumenta-se sua estabilidade dimensional, sua trabalhabilidade e sua resistência mecânica. Este trabalho tem por objetivo apresentar um modelo numérico para simular este processo com descrição da resolução deste modelo. Também como objetivo é apresentado uma simulação que possibilite o melhor entendimento do processo de secagem e a influencia das variáveis envolvidas. O modelo utilizado aqui envolve equações de transporte de calor e massa num plano bidimensional, e para sua resolução numérica o método dos volumes finitos, apropriado para equações destes tipos, fora utilizado. Ao aplicar esse método as equações são discretizadas e representadas por um sistema de equações lineares, onde as incógnitas descrevem a temperatura ou a umidade da madeira no centro de cada um dos volumes introduzidos na divisão do corpo de prova. Utilizou-se um código numérico no ambiente SCILAB 5.5.0, de licença livre, para a resolução deste sistema de equações resultante. O código apresentou perfis de temperatura e teor de umidade com comportamentos concordantes com os comportamentos relatados na literatura. Analisou-se a influência no tamanho da malha de volumes de controle e do tamanho do passo no tempo chegando-se a uma recomendação de uso de malhas superiores a 25x25 volumes de controle e passos de tempo inferiores a 240 minutos. Os resultados foram então comparados aos obtidos experimentalmente por Martinović et al. (2001). Obteve-se que a maior diferença entre os dados experimentais e os simulados para dois pontos diferentes da malha considerada, foi de 3,33% para a variável temperatura, e para o teor de umidade a maior diferença foi de 10,72%. Observou-se que as curvas obtidas com a simulação possuem o mesmo comportamento dos dados ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)
Drying wood is an important process for utilization of this material. By removing water, dimensional stability, workability and mechanical properties of lumber are increased. This paper aimed the presentation of a numeric model to simulate this process with its resolution. Also the paper aimed a simulation that could provide a better understanding of drying process and the influence of involved variables. The model used here involves transport equations of heat and mass in a two-dimensional plane, and for its numerical resolution, finite volume method, appropriate for these types equations, had been used. When applying this method the equations are discretized and represented by a system of linear equations, where the unknowns describe the temperature or humidity of the wood in the center of each of the volumes entering the division of the specimen. Were used a code in SCILAB 5.5.0 environment, free license, solving the equations. The program presented profiles of temperature and moisture content with behaviors consistent with the behavior reported in the literature. An analyze of the influence of the mesh size of the control volumes and the time step size were made and using higher 25x25 control volumes mesh and step time lower than 240 minutes is recommended. The results were compared to those obtained experimentally by Martinović et al. (2001). It was found that the biggest difference between the experimental and simulated data for two different grid points considered, was 3.33% for temperature, and moisture content was the biggest difference of 10.72%. It was observed that the curves obtained with the simulation have the same behavior of the experimental data. The simulation performed in this work describes the drying of European beech wood
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Kondo, Marcel Yuzo. "Simulação numérica do processo de secagem de madeiras /." Guaratinguetá, 2014. http://hdl.handle.net/11449/111060.
Full textAbstract:
Orientador: Marcos Valério RibeiroCoorientador: Cláudio De Conti
Banca: Carlos de Oliveira Afonso
Banca: João Batista Turrioni
Resumo : A secagem de madeira é um importante processo no beneficiamento e utilização deste material. Através da retirada da água da madeira aumenta-se sua estabilidade dimensional, sua trabalhabilidade e sua resistência mecânica. Este trabalho tem por objetivo apresentar um modelo numérico para simular este processo com descrição da resolução deste modelo. Também como objetivo é apresentado uma simulação que possibilite o melhor entendimento do processo de secagem e a influencia das variáveis envolvidas. O modelo utilizado aqui envolve equações de transporte de calor e massa num plano bidimensional, e para sua resolução numérica o método dos volumes finitos, apropriado para equações destes tipos, fora utilizado. Ao aplicar esse método as equações são discretizadas e representadas por um sistema de equações lineares, onde as incógnitas descrevem a temperatura ou a umidade da madeira no centro de cada um dos volumes introduzidos na divisão do corpo de prova. Utilizou-se um código numérico no ambiente SCILAB 5.5.0, de licença livre, para a resolução deste sistema de equações resultante. O código apresentou perfis de temperatura e teor de umidade com comportamentos concordantes com os comportamentos relatados na literatura. Analisou-se a influência no tamanho da malha de volumes de controle e do tamanho do passo no tempo chegando-se a uma recomendação de uso de malhas superiores a 25x25 volumes de controle e passos de tempo inferiores a 240 minutos. Os resultados foram então comparados aos obtidos experimentalmente por Martinović et al. (2001). Obteve-se que a maior diferença entre os dados experimentais e os simulados para dois pontos diferentes da malha considerada, foi de 3,33% para a variável temperatura, e para o teor de umidade a maior diferença foi de 10,72%. Observou-se que as curvas obtidas com a simulação possuem o mesmo comportamento dos dados ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)
Abstract: Drying wood is an important process for utilization of this material. By removing water, dimensional stability, workability and mechanical properties of lumber are increased. This paper aimed the presentation of a numeric model to simulate this process with its resolution. Also the paper aimed a simulation that could provide a better understanding of drying process and the influence of involved variables. The model used here involves transport equations of heat and mass in a two-dimensional plane, and for its numerical resolution, finite volume method, appropriate for these types equations, had been used. When applying this method the equations are discretized and represented by a system of linear equations, where the unknowns describe the temperature or humidity of the wood in the center of each of the volumes entering the division of the specimen. Were used a code in SCILAB 5.5.0 environment, free license, solving the equations. The program presented profiles of temperature and moisture content with behaviors consistent with the behavior reported in the literature. An analyze of the influence of the mesh size of the control volumes and the time step size were made and using higher 25x25 control volumes mesh and step time lower than 240 minutes is recommended. The results were compared to those obtained experimentally by Martinović et al. (2001). It was found that the biggest difference between the experimental and simulated data for two different grid points considered, was 3.33% for temperature, and moisture content was the biggest difference of 10.72%. It was observed that the curves obtained with the simulation have the same behavior of the experimental data. The simulation performed in this work describes the drying of European beech wood
Mestre
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Carvalho, Sani de. "Uma simulação numérica do escoamento na artéria carótida." reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS, 1998. http://hdl.handle.net/10183/126729.
Full textAbstract:
O presente trabalho tem por objetivo obter uma metodologia para a simulação do escoamento no interior da bifurcação da artéria carótida. Como a análise completa deste tipo de fluxo não é uma tarefa óbvia. simplificações quanto ao fluido e método numérico são necessárias. Desta forma, o escoamento analisado no presente trabalho, no interior da artéria carótida, é considerado como sendo bidimensional, incompressível, viscoso, em regime permanente, com paredes rígidas e newtoniana com viscosidade e massa específ'ica um pouco superiores a da água. Estas hipóteses são baseadas no fato de que o sangue para altas taxas de cisalhamento, como as encontradas na artéria carótida, comporta-se como um fluido newtoniana incompressível semelhante a água; o que não ocorre para baixas taxas de cisalhamento como em algumas outras artérias ou veias do corpo humano. Adota-se, neste caso, o método de diferenças finitas para a formulação incompressível, onde as equações de conservação da quantidade de movimento são utilizadas para obter os componentes do vetor velocidade e a equação da continuidade juntamente com a quantidade do movimento para obter a pressão, baseado no processo de integração temporal de Runge-Kutta de três estágios e com aproximação espacial de segunda ordem. Emprega-se ainda coordenadas generalizadas devido à forma geométrica da carótida ser complexa. Cuidados adicionais são tomados na aplicação das condições de contorno. Resultados numéricos são apresentados para três geometrias: um duto simples, uma artéria carótida e um duto com obstrução (ressalto). O escoamento no interior do duto visa a verificação do código confeccionado pois este problema possui solução analítica. Com o mesmo código analisa-se regiões que apresentam distúrbios do fluxo, com a presença de recirculação e aumento da tensão de cisalhamento, no interior da artéria carótida, e por fim analisa-se a influência do número de Reynolds, variando entre 100 e 500, para um modelo de estenose (estreitamento) no interior de um duto. Observações importantes como redução da velocidade na região de bifurcação e na região do sinus da artéria carótida são verificadas podendo auxiliar a prática da medicina na detecção e/ou prevenção de doenças como aterosclerose que são causas de morte principalmente em adultos.The goal o f the present work is to obtain a numerical methodology for the tlow simulatíon through a carotid artery bifurcation. As the complete numerical flow analysis is not easy and obvious, simplifications related to the tluid and the numerical method are necessary (or indispensable). In this way, the tlow situation ts considered to be two-dimensionaL incompressible, viscous. steady state, with rigid walls and for a Newtonian fluid with density and viscosity slightly greater than for the water. These hypothesis are based on the fact that the blood. submitted to high strain deformations. as in the carotid artery, behaves as a Newtonian incompressible fluid (it seems like water); what does not occur at many other parts ofthe human body. ln order to solve this flow problem the finite difference method based on the incompressible formulation is employed. In this method the momentum equations are used to obtain the velocity vector components and the continuity equation, together with the momentum equations, to obtain the pressure. This numerical technique is based on the three stages Runge-Kutta time stepping scheme for a second order spatial discretization. Body fitted coordinates are used dueto the geometry complexity ofthe carotid artery. Additional care has to be taken with the implementation ofboundary conditions. Numerical results are obtained for three geometries: a duct, a carotid artery and a blocked duct. The simple duct flow was analyzed because of its geo"\etrical simplicity and in order to verify the code written in cartesian and generalized coordinates. With the same code the carotid artery flow with recirculation zones and high strain rates was analysed and finally the flow into a blocked duct for Reynolds numbers between 100 and 500 (a stenosis model) was analysed. Important observations as the decrease o f velocity at the bifurcation region and in the sinus of the internai carotid artery are obtained which can help medicai practice in the detection and/or prevention of diseases like the atherosclerosis which kills mainly adults.
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Nishimoto, Akiko Rocha. "Simulação numérica da injeção de termoplásticos em moldes." Florianópolis, SC, 2001. http://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/82193.
Full textAbstract:
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia MecânicaMade available in DSpace on 2012-10-19T12:38:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 235255.pdf: 2310180 bytes, checksum: 32675a8eac23d68eb3e438f30a4fdb6a (MD5)
O presente trabalho dedicou-se à comparação das metodologias e simplificações usadas na análise de preenchimento de moldes dos softwares Moldflow e C- Mold e de um programa desenvolvido no SINMEC utilizando problemas testes simples. Assim sendo, pretende-se entender melhor as metodologias numéricas e limitações desses programas decorrentes das simplificações feitas em seus códigos e contribuir para a utilização fundamentada de softwares comerciais amplamente usados na indústria de plásticos. Para estes testes foram estudados os seguintes casos:
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Rovaris, João Bento. "Uma metodologia para a simulação numérica de compressores." Florianópolis, SC, 2004. http://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/88069.
Full textAbstract:
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica.Made available in DSpace on 2012-10-22T05:18:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 212202.pdf: 3041535 bytes, checksum: fc3ed2f2bb418b95b573191900228c2b (MD5)
O presente trabalho trata do desenvolvimento de uma metodologia para a simulação numérica de compressores alternativos de refrigeração. Em um compressor alternativo a pressão no cilindro varia de acordo com a posição do pistão, e de acordo com esta pressão as válvulas de descarga e sucção são acionadas. O entendimento detalhado do escoamento através das válvulas é muito importante no projeto de um compressor de alta eficiência, uma vez que o próprio escoamento atua nos seus movimentos de abertura e fechamento. A metodologia desenvolvida nesta dissertação combina duas formulações: i) a primeira é do tipo diferencial e é empregada para resolver o escoamento no cilindro e através da válvula de descarga, durante o processo de esvaziamento do cilindro; ii) a outra é escrita na forma integral e utilizada no restante do ciclo de compressão. O escoamento através da válvula de descarga é turbulento e
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Colvero, Gustavo Cipolat. "Simulação numérica da evolução interna de estrelas compactas." reponame:Repositório Institucional da UFABC, 2014.
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Orientador: Gustavo Michel Mendoza La TorreTese (doutorado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Física, 2014.
Nesta tese estudamos o transporte eletrônico em sistemas mesoscópicos balísticos. Nós fizemos simulações numéricas de diversos confinamentos de um gás de elétrons bidimensional (2DEG na interface GaAs=AlGaAs) e discutimos as propiedades de transmissão através desses sistemas nanoestruturados. Para nossos cálculos, utilizamos a aproximação de massa efetiva no modelo tight binding para emular o comportamendo da função de onda quando esta interage com um potencial de confinamento, e com alguns potenciais que chamaremos "controladores". Em particular pesquisamos sobre o transporte eletrônico através de confinamentos tipo Open Quantum Dot (OQD). As propiedades de transporte são encontradas utilizando cálculo das funções de Green da rede tight binding para obter as amplitudes de transmissão do sistema e sua aplicação no formalismo Landauer-Büttiker. A pesquisa foi dividida em duas etapas, a primeira engloba um grupo de testes em sistemas conhecidos para ter a certeza de um ótimo funcionamento do programa e para nos familiarizarmos com as características mais fundamentais da transmissão através destes sistemas. Por outro lado, estudamos o efeito que podem ter gates colocados nas posições de máxima intensidade na densidade local de estados. Aqui encontramos deslocamentos dos primeiros estados ressonântes que dependem do potencial aplicado nos controladores. Também encontramos que usando combinações de diferentes gates controladores, podemos mudar a forma de linha das ressonâncias de Fano observadas na conductância, por exemplo, desde um estado ressonânte simétrico para uma ressonância assimétrica, e logo mudar sua forma de linha para um dip o para a forma invertida da ressonância assimétrica mencionada. Observamos aqui também que a varredura de um único gate controlador pode inverter ressonâncias assimétricas de Fano. Em geral, com isto estamos manipulando a localização dos estados da caixa quântica e seu acoplamento com o mar continuo dos leads de entrada e saída. Numa segunda etapa, usamos o nosso método agora aplicado para sistemas de tamanhos realísticos com paredes de potencial de diferentes suavidades. Nos quais, sintonizamos as diferentes formas de linha de Fano (em sistemas realísticos) via a aplicação de gates controladores, emulados por antidots no interior do OQD, usando: paredes parabólicas, paredes tipo soft wall e paredes abruptas. Comparamos as condutâncias, densidades locais de estado, deslocamentos e as formas de linha das ressonâncias de Fano para os OQDs com estes tipos de paredes, na procura do sistema no qual seja possível o melhor controle das ressonâncias de Fano, tanto no iii seu deslocamento como na sua sintonia de formas. Encontramos que a forma do OQD não influi fortemente nos deslocamentos dos estados quase-ligados, mas sim na sintonia das diferentes formas de linha das ressonâncias. Obtivemos que no caso de um OQD abrupto, a sintonia é facilmente atingida, no caso soft wall também atingimos esta sintonia mas com uma pequena diminuição de amplitude nas ressonâncias. Por outro lado com a mesma configuração de gates no caso parabólico, não encontramos esta sintonia tão facilmente. Finalmente, estudamos diferentes configurações de gates controladores para melhorar os nossos resultados, e assim obter um controle optimizado das ressonâncias de Fano.
In this thesis we studied the electronic transport in ballistic mesoscopic systems. We did numeric simulations of various confinements of a Two-Dimensional Electron Gas (2DEG at the interface GaAs/AlGaAs) and discussed the transmission properties through those nanostructured systems. For our calculations, we employed the effective mass approximation in the tight binding model to emulate the wave function¿s behavior when this interact with a confinementpotential, and with other potentials that we will name "drivers". We specifically investigated the electronic transport through Open Quantum Dots (OQDs). The transport properties were found using the calculations of tight binding Lattice Green¿s functions, in order to obtain the system¿s transmission amplitudes and its applications in Landauer-Büttiker formalism. The research was divided in two steps. The first one includes a group of tests in known systems in order to have certainty of an optimal operation of the program and familiarize our selves with the most fundamental characteristics of transmission through these systems. On the other hand, we studied the effect that can result from placing gates on positions of maximum intensity of local density of states (LDOS). Here, we found displacements of first resonant states that depend on the potentials applied at the drivers. Moreover, we found that by using combinations of different gate drivers, we could change the line shape of Fano resonances observed in the conductance, for instance, from a symmetric resonant state to an asymmetric resonance, and then change its line shape to a dip or an inverted form of the asymmetric resonance mentioned. We also observed that the movement of just one gate driver could invert asymmetric Fano resonances. In general, we are manipulating the state localization of the Quantum Dot and its coupling to the continuous sea of leads of entrance and exit. In a second stage, we applied our mentioned method to systems of realistic sizes and potentials walls with different softness. In which, we tune the different Fano line shapes (in realisticsystems) by applying gate drivers, emulated by antidots inside the OQD, using: parabolic walls, "soft walls" and abrupt walls. We compared the conductances, Local Density of States, displacements and Fano line shapes for the OQDs with the walls mentioned, in pursuit of systems in which is possible the best Fano resonances control, on both, their displacements and line shapes. We found that OQD¿s shape does not influence displacements of quasi-bound states in a great way, but affect the tuning of different line shapes resonances. We concluded that in the v case of abrupt OQD, the tuning is easily achieved, and regarding the soft wall we also obtained the tuning but with a small decreasing resonance amplitude. In the other hand, we could not find this tuning as easily in the parabolic case. Finally, we studied different configurations of gate drivers to improve our results, and an optimized control of Fano resonances.
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Paulo, Rui Miguel Ferreira. "Simulação numérica do comportamento mecânico de estruturas reforçadas." Master's thesis, Universidade de Aveiro, 2011. http://hdl.handle.net/10773/7233.
Full textAbstract:
Mestrado em Engenharia MecânicaOs painéis reforçados são constituídos por uma placa de base com reforços numa ou mais direcções, permitindo a obtenção de estruturas leves e com grande resistência. Na maior parte dos casos o cálculo estrutural concentra-se nas cargas de compressão longitudinais a que estes painéis estão sujeitos. No presente trabalho são descritos métodos analíticos e empíricos que permitem o cálculo da carga máxima que um painel reforçado de alumínio consegue suportar (carga crítica). Contudo, a aplicabilidade destes métodos está limitada no que concerne a condições de fronteiras, propriedades de material e tipologias de reforço, para além das previsões da carga crítica fornecidas nem sempre serem exactas. O uso do Método dos Elementos Finitos (MEF), muito embora implique tempos de implementação e cálculo muito superiores ao dos outros métodos, permite uma generalidade de aplicação e exactidão superiores. No presente trabalho foram efectuadas análises através do MEF, usando o programa de simulação Abaqus. Foi possível encontrarem-se modelos capazes de reproduzir o comportamento obtido experimentalmente para painéis reforçados de alumínio sujeitos a forças de compressão longitudinais. As análises efectuadas com elementos finitos do tipo casca possibilitaram a obtenção de previsões exactas para a carga crítica. Foram também efectuadas análises de sensibilidade ao refinamento de malha para diferentes elementos do tipo casca, permitindo a obtenção de tempos de cálculo reduzidos sem afectar significativamente os resultados. O efeito da utilização de diferentes geometrias e magnitudes das imperfeições iniciais dos painéis foi também testado, usando as deformadas obtidas pela análise de valores próprios, tendo sido verificada grande sensibilidade a ambos os factores. Numa fase posterior, foram efectuadas optimizações estruturais dos painéis usando o algoritmo de optimização HDEPSO (hydrid differencial evolution and particle swarm optimization). Com base neste algoritmo, foram obtidas reduções de peso superiores a 14 % para painéis com reforços do tipo L. A utilização de diferentes geometrias de imperfeição inicial mostrou afectar significativamente os resultados do processo de optimização, quer nas dimensões da estrutura optimizada quer no peso final da mesma. De forma sumária, o presente trabalho de investigação conduziu ao desenvolvimento de ferramentas de projecto à encurvadura de painéis reforçados para a indústria aeronáutica e naval, baseadas em técnicas numéricas computacionais, e que se mostraram eficientes na simulação do comportamento de tais estruturas.
Stiffened panels are composed of a base plate with stiffeners in one or more directions, capable of producing lightweight structures with high resistence. In most cases, the structural design focuses mainly on the longitudinal compressive loads that the panels are subjected to. In the present study, analytical and empirical methods that allow for the calculation of the maximum load an aluminium panel can support are described. However, the applicability of these methods is limited with regard to boundary conditions, material properties and geometry of the stiffener, and therefore predictions of critical loads do not always show good accuracy. The use of the Finite Element Method (FEM) can provide higher accuracy and generality, being suitable for most of the case-studies, although the implementation and calculation time can be higher than the other approaches. In the present work, a number of FEM analyses were carried out, using Abaqus commercial simulation software. As a preliminary conclusion, it was possible to find a range of models able to properly reproduce the experimental behavior of aluminium stiffened panels subjected to compressive loads. It was also shown that finite element analyses performed using shell finite elements are able to obtain accurate predictions of the critical load. Analyses were also made to evaluate the refinement of the mesh using different kinds of shell elements, leading to reduced calculation time without significantly affecting the results. In a subsequent phase in the present work, the effect of using different geometries and magnitudes of the initial imperfection on the numerical simulation of the panels was also inferred and tested, using the deformed shapes obtained from eigenvalue analyses. Finally, a detailed study of the structural optimization of the panels was made using an algorithm called HDEPSO (hibrid differencial evolution and particle swarm optimization). With this strategy, weight reductions higher then 14% were obtained for panels with L-type stiffened shapes. The use of different geometries of the initial imperfections was shown to significantly affect the results of the optimization process, for the dimensions of the optimized structure and final weight. As a summary, this study make it possible to the development of stiffened panels design tools for aircraft and shipbuilding industries, tools based on numerical computational techniques that proved effective and reliable in the structural behavior characterization of those structures.
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Oliveira, Sérgio Daniel Gonçalves. "Modelação e simulação numérica em estruturas aeronáuticas reforçadas." Master's thesis, Universidade de Aveiro, 2010. http://hdl.handle.net/10773/2541.
Full textAbstract:
Mestrado em Engenharia MecânicaOs painéis que compõem as fuselagens das estruturas aeronáuticas são normalmente fabricados em configurações de placa-reforço. A estes painéis reforçados é permitida a encurvadura local durante as cargas de voo a que estes estão sujeitos. O modo como estas estruturas são montadas e unidas é portanto de grande importância. Tecnologias emergentes como a soldadura por fricção, que têm como objectivo substituir metodologias mais antigas como as ligações rebitadas, são hoje em dia usadas para a montagem e produção deste tipo de estruturas. Estudos comparativos sobre as diferenças de comportamentos destes diferentes tipos de ligações durante a encurvadura são, portanto, de grande importância. Nesta Dissertação procura-se estudar o comportamento de painéis reforçados, e respectivas técnicas de união, durante a encurvadura. Estudam se várias metodologias para simular as ligações rebitadas entre placas e os reforços de painéis aeronáuticos. Estudam-se modelos com os reforços unidos às placas através de processos de soldadura por fricção, bem como modelos com a configuração de painel com reforço integral. Estes estudos foram todos realizados com o auxílio do programa de elementos finitos Abaqus. Através de gráficos força-deslocamento são apresentadas várias curvas que retratam o comportamento dos modelos estudados ao longo deste trabalho. São apresentadas também imagens dos modelos aquando do momento em que a encurvadura ocorre, onde são visíveis as diferenças entre as metodologias estudadas. Denota-se a influência destas nos modelos, visível nas cargas de encurvadura e variações de tensões com resultados diferentes quando comparadas entre si. Tendo por base os resultados obtidos nesta dissertação, conclui-se que painéis integrais reforçados oferecem menor resistência a esforços de compressão quando comparados com painéis com os elementos de reforço unidos por processos de soldadura por fricção ou por ligações rebitadas. ABSTRACT: Stiffened panels that belong to the fuselage on aeronautic structures are normaly fabricated in plate-stiffener configurations. These panels are allowed to locally buckle during normal flight loads that these types of structures are subjected to. The way these reinforced structures are joined together are of utmost importance in their structural behaviours. Emerging technologies such as friction stir welding, with goals to replace the traditional methods such as rivets, today are used for that objective. Comparative studies about the differences between the behaviours during buckling of these different types of connections technologies is of great importance. These thesis seeks to study the behavior of distinct types of connection technologies during buckling. In this work several models with various configurations are studied. Several methodologies are considered to simulate the rivets in riveted joints between the plates and ribs of the reinforced panels. Besides that, models with reinforcements attached to plates by friction welding are also studied, as well as models with the configuration of integrally stiffened panel. These studies were all performed with the aid of the finite element program, Abaqus. Through force-displacement graphs, several curves representing the performance the models studied in this work are shown. The deformed configurations of these models, at the moment buckling occurs, are also shown. Considering the results obtained in this thesis, we conclude that integrally stiffened panels offer less resistance to compressive stresses when compared to panels with reinforcing elements united by the processes of friction stir welding or riveted joints.
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Gonçalves, Ana Maria Almeida. "Simulação numérica da transferência de calor numa cavidade." Master's thesis, Universidade de Aveiro, 2011. http://hdl.handle.net/10773/8564.
Full textAbstract:
Mestrado em Engenharia do AmbienteO presente trabalho simulou a transferência de calor numa cavidade com uma parede de Trombe revestida por um composto de materiais de mudança de fase (PCM’s) em duas zonas climáticas diferentes. Nas simulações realizadas, teve-se por base o modelo PASSIM analisando-se o comportamento da temperatura no interior da cavidade, assim como da fração solar ao longo de uma ano em comparação com uma cavidade cuja parede de Trombe era constituída apenas por betão. Posteriormente, de forma sustentar o modelo numérico utilizado realizaram-se várias simulações, fazendose variar as variáveis de entrada relativas à parede de Trombe. Com a análise dos resultados obtidos verificou-se que o comportamento da temperatura no interior da cavidade é diferente nas duas zonas climáticas analisadas e que a parede de Trombe com PCM exerce influência na transferência de calor para o interior da cavidade. Na comparação das fracções solares nas duas cavidades em estudo, concluiu-se que, apesar da parede com PCM armazenar mais calor, esta não tem a capacidade de o libertar, uma vez que os ganhos energéticos para os meses mais frios são superiores na cavidade sem PCM e que estes valores igualam-se, ou ficam bastante próximos, nos meses mais quentes. As simulações realizadas de modo a sustentar o modelo numérico utilizado no estudo, indicam que todas as variáveis analisadas validam de forma qualitativa o modelo numérico utilizado, pois tendencialmente os resultados obtidos apresentam significado.
This study has simulated the heat transfer in a cavity with a Trombe wall covered with a composite of phase change materials (PCM's) in two different climatic zones. In the carried out simulations, the PASSIM model was taken into consideration, analyzing the behavior of the temperature inside the cavity, as well as the solar fraction all over one year, as compared with a cavity which its Trombe wall was composed only of concrete. Later, in order to sustain the used numerical model several simulations were carried out, varying the input variables for the Trombe wall. The analysis of the obtained results demonstrated that the temperature behavior inside the cavity is different in the two climatic zones analyzed and the Trombe wall with PCM influences the heat transfer into the interior of the cavity. Comparing the solar fractions of both cavities in study, it was concluded that, despite the wall with PCM store more heat, the wall has not the capacity to release it, since the energy gain for the colder months are higher in the cavity without PCM and that these values are similar, or remain very close, in the warmer months. The simulations performed in order to sustain the numerical model used in this study, indicate that all variables analyzed, validate qualitatively the numerical model used as the obtained results tend to present significance.
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SOUZA, João Felipe Vital Gonçalves de. "Avaliação paramétrica do processo de solidificação de nanofluidos em geometria esférica." Universidade Federal de Pernambuco, 2016. https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/25521.
Full textAbstract:
GUERRERO, Jorge Recarte Henriquez, também é conhecido em citações bibliográficas por: HENRIQUEZ, Jorge RecarteSubmitted by Pedro Barros (pedro.silvabarros@ufpe.br) on 2018-08-06T18:42:44Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO João Felipe Vital Gonçalves de Souza.pdf: 1824224 bytes, checksum: ef97947078137d9ff4ee1630a019a15d (MD5)
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CAPES
O fenômeno de fusão e solidificação está presente na natureza e em diversos processos industriais. Entre outros podem ser citados o crescimento de cristais; o congelamento do solo e lagos em ambientes de baixa temperatura; a fundição e solidificação de metais e ligas; o congelamento e descongelamento de alimentos; o controle térmico em edificações através do uso de paredes, janelas e tetos preenchidos com material de mudança de fase e o armazenamento de energia térmica por calor latente. É nesta última aplicação que o presente estudo tem a sua maior utilidade. A busca por novos materiais que possam ter propriedades vantajosas para o processo de termoacumulação tem voltado à atenção para os nanofluidos que são substâncias formadas por nanopartículas dispersadas num fluido. O presente trabalho pretende contribuir com informações técnicas para o estado da arte no processo de solidificação e nanofluidos por meio da integração destes dois temas num estudo que analisará o processo de transferência de calor com mudança de fase no interior de uma cápsula esférica que contem um nanofluido. O estudo foi realizado por meio de um modelo numérico construído com base no método de diferenças finitas com malha móvel e utilizando a plataforma Matlab para programação do algoritmo de simulação. Foram analisados nanofluidos a base de água e parafina C14 com nanopartículas de oxido de alumínio (Al2O3), óxido de cobre (CuO), nanotubos de carbono e grafeno, e para cada uma destas combinações foram geradas curvas de resfriamento e posição da interface sólido-líquido em função do tempo, assim como os tempos de solidificação completa para cada condição operacional em função da temperatura e vazão do fluido de resfriamento, diâmetro da capsula esférica e também em função do tipo de nanofluido. Os resultados indicam que a redução do tempo de solidificação é maior, dentre as simulações realizadas, quando a combinação é entre água e nanotubos de carbono e parafina C14 e grafeno.
The melting and solidification phenomenon is present in the Nature and some industrial processes. Growing crystals; freezing of lakes at low temperatures; melting and freezing of alloys and metals; freezing and thaw of food; thermal control in buildings through filling of windows, walls and roof with phase change materials; latent heat thermal energy storage. This paper focuses on thislast mentioned application. The research on materials with improved properties for thermal energy storage aims nanofluids, that is, substances composed of nanoparticles dispersed in a base fluid. A priori, the same fluids used like phase change materials can play the role of nanofluids, dispersing nanoparticles with size and proportions propers. The present paper aims contribute with technical informations about art state of solidification process and nanofluids through the integration of these subjects in a study that will analyze the heat transfer process with phase change in a spherical capsule containing nanofluids. The study used a numerical model based on the finite differences method with mobile mesh in the MatLab. Water and paraffine C14 were the base fluids, and alumine oxide, cupper oxide, carbon nanotubes and graphene were the nanoparticles, and all combinantions were analyzed through curves of solid-liquid interface position versus time and the curves of complete solidification time considering temperature and flow rate of cooling fluid and diameter of spherical capsule being constant. The results indicate that the solidification time are reduced when the combinations are water and carbon nanotubes and paraffin C14 and graphene.
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Barboza, Heloisa Helena de Castro. "Simulação numérica bidimensional do fluxo da Geleira Lange via diferenças finitas." reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS, 2002. http://hdl.handle.net/10183/118183.
Full textAbstract:
Neste trabalho modela-se simplificadamente o fluxo da Geleira de descarga Lange (Ilha Rei George, Antártica) para estimar seu estado de equilíbrio e a sua resposta a mudanças na taxa de acumulação. O modelo, bidimensional, representativo e numericamente estável, fornece resultados qualitativos para a velocidade e distribuição da temperatura do gelo, baseado no método das diferenças finitas. Para calibrar o modelo, medidas da velocidade da geleira foram obtidas durante a XVIII Operação Antártica Brasileira no verão austral de 1999/2000. Primeiramente, 21 estacas foram implantadas na superfície da Geleira Lange, a posição geográfica levantada por GPS diferencial duas vezes no início e final de um período de dois meses, permitindo a determinação da velocidade superficial. O fluxo de geometria complexa foi então simulado através de um sistema curvilíneo de coordenadas. O modelo computa a distribuição de velocidade ao longo do eixo longitudinal usando a lei do fluxo do gelo para simular a deformação interna da geleira, desconsiderando o desiizamento basal. O modelo indica que variações na taxa de acumulação líquida menores que 20% do valor atual não resultariam em mudanças significativas da morfologia superficial da geleira. Mesmo a redução em 50% na taxa de acumulação resultaria somente no rebaixamento da superfície em 26 m. Estes resultados reforçam a idéia de uma geleira perto do estado de equilíbrio ( steady-state).A simplified numerical model simulates the flow of the outlet Lange Glacier (King George Island, Antarctica) to estimate its equilibrium state and morphologicai responses to accumulation rate changes. The bidimensional model uses the finite difference method to provide qualitative information about the surface velocity and the internai temperature distribution. Fieldwork, carried out in the austral summer of 1999/2000, during the XVIII Brazilian Antarctic Operation, provides ice velocity data for calibration. Firstly, 21 stakes were fixed on the surface of Lange Glacier, their geographical position surveyed twice within a period of two months, using differential GPS. The glacial flow was simulated using complex curvilinear coordinates. The model computes the velocity distribution along the main longitudinal axis using the ice flow la\v to calculate the internai deformation with no basal sliding and responses to changes in the net accumulation rate. Variations in the net accumulation rate of less than 20% of the present value do not change significantly the surface glacier morphology. Even a reduction of 50% of this rate willlower the surface by only 26 m in 100 years. These results suggest a present glacier condition near to the steady-state.
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Nadalon, José Ernesto de Azevedo. "Modelagem numérica da interface metal-escória em moldes de seção circular sob efeito de agitação eletromagnética no lingotamento contínuo de aço." reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS, 2008. http://hdl.handle.net/10183/15398.
Full textAbstract:
Cada vez mais as siderúrgicas focadas na produção de aços especiais fazem uso de dispositivos eletromagnéticos que agem de forma benéfica no escoamento do aço no interior do molde e também nas trocas térmicas entre o aço líquido e o molde de cobre. Porém, o uso desses dispositivos pode acarretar perturbações indesejáveis na região de interface entre o metal e a camada protetora de escória no topo do molde. Essas perturbações na interface podem proporcionar arraste e emulsificação de escória. O aprisionamento de escória no molde pode dar origem a problemas como defeitos superficiais e internos nos tarugos solidificados. Baseado em práticas correntes nas plantas siderúrgicas este trabalho pretende verificar as condições que propiciam o arraste de escória na região superior do molde, nos casos em que se aplica agitação eletromagnética. Este estudo foi realizado em duas etapas, sendo que a primeira etapa destina-se o estudo e desenvolvimento de um modelo, fazendo uso de uma ferramenta numérica, que represente o funcionamento de agitadores eletromagnéticos usados na siderurgia. Dando seqüência ao estudo, foi então desenvolvido um modelo fluidodinâmico do molde do lingotamento contínuo, dando enfoque ao comportamento da interface metal – escória. O efeito do agitador sob o escoamento foi acoplado ao modelo fluidodinâmico, através de resultados do modelo eletromagnético calculados no modelo anterior. O objetivo desta etapa do trabalho é estudar as características de deformação do menisco e tentar avaliar a ocorrência de arraste de escória quando da variação de alguns parâmetros, como por exemplo, intensidade de agitação e espessura de camada líquida de escória. Foram analisados escoamentos em moldes circulares com duas diferentes de seções transversais. Nestes escoamentos foram testadas três intensidades de agitação eletromagnéticas para cada um deles. Outro parâmetro testado foi a espessura da camada de escória no menisco. Este estudo demonstrou que a agitação eletromagnética excessiva pode acarretar arraste de escória, como indicado na literatura. Foi possível também verificar o tipo de deformação que ocorre na interface e as características que podem proporcionar circunstâncias críticas para o arraste. Além da intensidade de agitação, os resultados também sugerem que, quanto menor profundidade de submersão da válvula, maior a probabilidade de ocorrência de arraste.Each time more the steelmaking plants, focused on the special steels productions, have used electromagnetic devices which act well not only on the steel flow inside the mold but also on the thermal changes between the liquid steel and the copper mold. However, the use of these devices may cause undesirable instability in the interface steel – slag in the top of the mold. These instabilities in the interface may cause entrapment and emulsification of the slag. The entrapment of the slag in the mold may originate problems like superficial and internal defects in the solidified billet. Based on current practices in the steelmaking plants, this paper aims to verify the conditions that promote the slag entrapment in the upper region of the mold, in the cases in which the electromagnetic stirring is applied. This study was developed in two stages. The first stage aimed to study and to construct a numerical model which represents the electromagnetic stirrer work. As a sequence of the study, a fluid-dynamic model to the flow in the continuous casting mold was developed, with focus on the behavior of the steel – slag interface. The electromagnetic stirrer effects, under the steel flow in the mold, were coupled with the fluid-dynamic model, through the electromagnetic model results, previously calculated. The aim of this work is to verify the possibilities of slag entrapment occurrence when there is variation of the parameters like the electric current intensity (electromagnetic stirring), slag thickness, slag viscosity and submersion nozzle depth. In this work the fluid flow was analyzed in a circular mold with two different sections (180mm and 230mm). Each section mold was tested with a type of mold powder. In this flow three different stirrer intensities were tested. This study shows that the excessive electromagnetic stirring may cause slag entrapment, as indicated in the literature. It was also possible to verify the kind of deformation that happens on the steel-slag interface, and the characteristics that bring critical circumstances to the slag entrapment. Besides the stirring intensity, the results also suggest that the smaller the submersion nozzle depth the greater the probability of the slag entrapment occurrence.
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Barbosa, Iara de Souza. "Simulação numérica do escoamento de jatos impingentes axissimétricos confinados /." Ilha Solteira, 2013. http://hdl.handle.net/11449/88842.
Full textAbstract:
Orientador: Mansur, Sergio SaidCoorientador: Militzer, Julio
Banca: Silva, João Batista Campos
Banca: Saito, Marcelo Batista
Resumo: O jato impingente constitui um problema clássico da mecânica dos fluidos, cuja dinâmica é fortemente dependente do número de Reynolds, do grau de confinamento e de outros parâmetros que caracterizam geometricamente o problema. No presente trabalho, jatos impingentes com diferentes níveis de confinamento foram investigados numericamente. Para tanto, utilizou-se um código computacional baseado no método dos volumes finitos, que resolve as equações de Navier-Stokes escritas em coordenadas cilíndricas bidimensionais. Com a finalidade de diminuir custos computacionais, a simetria azimutal do problema foi considerada na definição do domínio de cálculo. O disco frontal, sobre o qual incide o jato, foi modelado de duas formas distintas: a) com o auxílio do método da fronteira imersa baseado no modelo físico virtual ou b) mediante a imposição de viscosidade infinita na região por ele ocupada. A comparação entre resultados destas simulações permitiram avaliar a eficiência do método da fronteira imersa, no que diz respeito ao tempo de cálculo e à sua capacidade para representar fisicamente o problema abordado. Além disso, testes de performance do código foram também realizados utilizando-se diferentes esquemas de transporte advectivo - power law, upwind, central difference e híbrido. Simulações foram realizadas variando-se o diâmetro de ambos os discos (impingente e confinante), o afastamento entre eles e o número de Reynolds do escoamento. Para a representação de escoamentos com números de Reynolds elevados, a metodologia de simulação de grandes escalas foi implementada, com o uso da modelagem clássica de Smagorinsky e da função de amortecimento de van Driest
Abstract: The impingent jet is a classical problem of fluid mechanics, whose dynamics is strongly dependent on the Reynolds number, the confinement level and other parameters that characterize the geometrically problem. In this study impingent jets with different confinement levels have been numerically investigated. For this purpose, an in-house computational code based on finite volume method, which solves the Navier-Stokes equations written in two-dimensional cylindrical coordinates has been used. To save computational costs the problem has been treated as azimuthally symmetrical. The frontal disc was modeled in two different ways: a) by means of an immersed boundary method based on the virtual physical model b) by imposing infinite viscosity in the region occupied by the disc. Comparison among results has allowed to evaluate the performance of the immersed boundary method in terms of computational costs and ability to represent the physical features of the flow. Besides, tests of the code performance have also been carried out employing different advective schemes, i.e. power law, upwind, central difference, and hybrid. Simulations have been performed by varying the diameter of both disks (impingent and confining), the gap between them, and the Reynolds number. To represent turbulent flows, Large Eddy Simulation has been implemented in the code, using the classical Smagorinsky model and the damping function of van Driest
Mestre
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Zenun, Conrado Siqueira Simão. "Simulação numérica de um theta-pinch : modelo híbrido bidimensional." [s.n.], 1987. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/278555.
Full textAbstract:
Orientador: Paulo Hiroshi SakanakaDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin
Made available in DSpace on 2018-07-17T12:02:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Zenun_ConradoSiqueiraSimao_M.pdf: 4179573 bytes, checksum: 985599e52439e607e604da1f3d923a24 (MD5) Previous issue date: 1987
Resumo: Foi elaborado um código numérico segundo um modelo Híbrido-2D, em que os elétrons são tratados como um fluidos de massa zero, e os íons como partículas discretas. O campo magnético que acelera os íons é obtido a partir da equação do movimento dos elétrons e das equações de Maxwell. Os íons são distribuídos aleatoriamente num espaço de fase de cinco dimensões (Vr, Ve, Vz, r, z), inicialmente segundo uma maxwelliana. A equação do movimento é resolvida para cada íon, e a função de distribuição do íon é obtida pela técnica partícula na caixa. A resistividade foi considerada como clássica e fenomenológica. O modelo foi aplicado ao theta-pinch para o estudo do comportamento físico das grandezas do plasma durante toda a fase de implosão e o efeito dos íons refletidos pelo pistão magnético e o efeito da reconexão das linhas de campo magnético. Aplicou-se ao Theta-pinch Tupã o modelo de chodura para resistividade e foi observado que com os coeficientes c e f iguais a 1.0 e 3.0 respectivamente ele apresenta melhor o funcionamento do Tupã. Verificou-se também que com o aumento do campo de polarização o plasma fica estável por mais tempo e que a velocidade de compressão diminui, enquanto que um campo de polarização nulo há maior difusão do campo magnético no plasma. São apresentados gráficos 3D do campo magnético, campo elétrico, densidade de corrente, densidade de partículas, da pressão, temperatura dos elétrons e temperatura dos íons. Mostra-se também gráficos do espaço de fase da velocidade dos íons em função da posição. Os resultados obtidos permitem a caracterização dos fenômenos físicos que ocorrem durante a fase se implosão
Abstract: Not informed.
Mestrado
Física
Mestre em Física
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Chang, Paulo Lee Kung Caetano. "Estudo e simulação numérica de materiais poro-elásticos periódicos." [s.n.], 2010. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/265189.
Full textAbstract:
Orientador: Renato PavanelloDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica
Made available in DSpace on 2018-08-16T17:42:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Chang_PauloLeeKungCaetano_M.pdf: 2268901 bytes, checksum: 969b1f62e6eb27512023a9dccd41cac6 (MD5) Previous issue date: 2010
Resumo: Neste trabalho estuda-se a propagação de ondas em meios elásticos periódicos e meios poro-elásticos. Para o estudo da propagação de ondas em meios elásticos periódicos, modelos discretos uni e bidimensionais são gerados - seguindo padrões encontrados na literatura - e simulados para a obtenção da estrutura de banda e da resposta em frequência, com o objetivo de observar-se o fenômeno band gap. Em seguida, estuda-se a propagação de ondas e a absorção em meios poro-elásticos periódicos. As equações diferenciais de movimento acopladas da poro-elasticidade são obtidas da formulação mista (u,p), baseada no modelo de Biot-Allard. A modelagem numérica do problema de propagação de ondas em meios poro-elásticos é feita utilizando-se o método dos elementos finitos. Mostra-se por meio de simulações numéricas como os padrões de periodicidade influenciam na estrutura de banda da matriz elástica do material poro-elástico e no comportamento global da curva de absorção. Finalmente, as principais conclusões são apresentadas e sugestões para trabalhos futuros são propostas
Abstract: In this work, a study of propagation of sound in elastic periodic materials and poroelastic media is made. One and two dimension discreet models are produced - following the literature - for the purpose of studying wave propagation in periodic elastic materials. The band structure and the frequency response of these materials are obtained by simulation of these models with the intention of observing the phenomenon of band gap. The case for periodic porous media is then studied. The wave equations for the poroelastic media are derived from the mixed displacement-pressure formulation based on the Biot-Allard's poroelasticity equations. The numerical solution of the wave propagation in porous media problem is calculated by the finite element method. It is showed how different periodic patterns affect the band structure of the solid phase of the porous materials and its acoustic absorption. Finally, the main conclusions are presented and some suggestions for future work are made
Mestrado
Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico
Mestre em Engenharia Mecânica
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Venâncio, Stenio de Sousa. "Simulação numérica aplicada ao assoreamento do reservatório Represa Velha." Universidade de São Paulo, 2009. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18139/tde-02092009-144848/.
Full textAbstract:
Todos os cursos de água carream sedimentos com maior ou menor intensidade, sendo responsáveis pela redução da calha de rios e volume de reservatórios. O assoreamento dos reservatórios reduz sua vida útil, comprometendo os sistemas de geração de energia, de navegação, de irrigação, gerando problemas de ordem ambiental. Neste contexto, subsídios ao processo de gerenciamento dos reservatórios pela predição do assoreamento, tornam-se necessários. O reservatório Represa Velha, situado na bacia hidrográfica do Mogi Guaçu, foi escolhido para estudo de caso pela disponibilidade de dados batimétricos, de vazão e de sedimentos. Com os recursos da dinâmica dos fluidos computacional (DFC), é utilizado o programa MIKE 21C. A solução das equações hidrodinâmicas (Saint-Venant 2D) integradas na vertical, tiveram como condição de contorno a vazão constante em cada período da medição, na entrada do reservatório, e a altura de água constante, para cada dado de vazão, no canal de saída. A calibração do modelo numérico foi feita para os dados temporais de vazão, concentração de sedimentos e batimetrias do reservatório. Com dados da primeira batimetria e campanhas batimétricas sucessivas, foi realizada a comparação entre os resultados obtidos pela simulação numérica e aqueles medidos em campo. As dificuldades e limitações encontradas neste processo são comentadas.All rivers transport sediments with bigger or smaller intensity, being responsible for the reduction of their channel and volume of reservoirs. The sedimentation of reservoirs reduces their useful life, compromising energy generation systems, navigation, irrigation, and generating problems of environmental order. In this context, subsidies to the process of reservoirs management for the prediction of sedimentation become necessary. The reservoir Represa Velha, located in the Mogi Guaçu\'s watershed, was chosen as a case study because of its available data of bathymetry, flow and sediment discharge. With the resources of computational fluids dynamics (CFD), the program MIKE 21C was used. In the solution of the problem are used the hydrodynamic equations (Saint-Venant 2D) integrated in the vertical. The boundary conditions are the constant flow, in each period of the measurement, at the entrance of the reservoir, and the constant water level, for each flow measured, at the exit channel. The calibration of the numeric model was developed with data from previews work, of flow, sediment concentration and reservoir bathymetry. The numerical data were compared with the measured sedimentation. The difficulties and limitations found in this process are commented on.
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Bertoco, Juliana. "Simulação numérica de equações de conservação usando esquemas \"upwind." Universidade de São Paulo, 2012. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/55/55134/tde-26062012-103407/.
Full textAbstract:
Uma família de esquemas upwind denominada FUS-RF (Family of Upwind Scheme via Rational Functions), que é derivada via funções racionais e dependentes de parâmetros, é proposta para o cálculo de soluções aproximadas de equações de conservação. A fim de ilustrar a capacidade dos novos esquemas, vários resultados computacionais para sistemas hiperbólicos de leis de conservação são apresentados. Esses testes mostram a inflluência dos parâmetros escolidos sobre a qualidade dos resultados numéricos. Fazendo o uso de alguns testes de padrões, comparação dos novos limitadores de fluxo correspondentes com o esquema bem estabelecido van Albada e esquema atual EPUS (Eight-degree Polynomial Upwind Scheme) é também realizada. Os testes numéricos realizados em transporte de escalares e problemas de dinâmica dos gases confirmam que alguns esquemas da família FUS-RF são não oscilatórios e fornecem resultados confiáveis quando perfis descontínuos são transportados. Um esquema particular dessa nova família de esquemas upwind é então selecionado e utilizado para resolver escoamentos complexos com superfícies livres móveisA family of upwind schemes named as FUS-RF (Family of Upwind Scheme via Rational Functions), which is derived via rational functions and dependent of parameters, is proposed for computing approximated solutions of conservation equations. In order to illustrate the capability of the new schemes, several computational results for system of hyperbolic conservation laws are presented. These results clarify the influence of the chosen parameters on the quality of the numerical calculations. Using some standard test cases, comparison of the new corresponding limiters with the well established van Albada and the recently introduced EPUS (Eight-degree Polynomial Upwind Scheme) limiters is also done. Numerical tests on both scalar and gas dynamics problems confirm that some schemes of the FUS-RF family are non-oscillatory and yield sharp results when solving profiles with discontinuities. A particular upwind scheme of this new family is then slected and used for solving complex incompressible moving free surface flows
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Cordeiro, Douglas Farias. "Simulação numérica de escoamentos bifásicos com o método ISPH." Universidade de São Paulo, 2013. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/55/55134/tde-05052014-104029/.
Full textAbstract:
O método ISPH (do inglês, Incompressible Smoothed Particle Hydrodynamics) é um método de aproximação livre de malha que, através de um conjunto finito de partículas e uma formulação completamente Lagrangeana, permite a solução de diversos tipos de escoamentos. Entretanto, sua aplicação para escoamentos bifásicos ainda é um desafio, principalmente no que refere-se à manutenabilidade da interface entre fluidos. Diante disso, nesta tese é apresentado o desenvolvimento de um código numérico baseado no método ISPH, sendo propostas duas técnicas de tratamento de interface. Para tanto é realizado um estudo a cerca do método, considerando diferentes metodologias, e analisando pontos específicos, tais como a solução do campo de pressões. São apresentados resultados que mostram a eficácia do método, tanto em escoamentos monofásicos, quanto em escoamentos multifásicos, onde, neste caso, são destacadas as melhorias obtidas através das técnicas de tratamento de interface propostas. Por fim, é realizado um estudo do comportamento de misturas bifásicas, com referência ao fenômeno da inversão de faseIncompressible Smoothed Particle Hydrodynamics (ISPH) method is a meshless approximation that has been used to simulate several types of fluid flows, through a finite particle set and fully lagrangian formulation. The application of ISPH method in two-fluid flow simulations however, has presented many challenges, specially related to the presence of the interface between different fluids. Thus, we present in this study the development of a numerical code based on ISPH, introducing novel interface treatment techniques. A thorough study about this method is provided, considering different methodologies and analysing specific points such as the position of the interface and the obtained pressure field. Results have been presented to show the methods developed in this thesis efficiently simulate two-fluid flows, illustrating the improvements achieved by the proposed interface treatment techniques. Finally, a study of biphasic mixture behavior is carried out with reference to phase inversion phenomena
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Flatschart, Ricardo Becht. "Simulação numérica paralela do escoamento ao redor de risers." Universidade de São Paulo, 2007. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3132/tde-23112016-101531/.
Full textAbstract:
Neste trabalho, a resposta dinâmica de um riser marítimo devido à geração e desprendimento alternado de vórtices é investigada numericamente. O riser é dividido em seções bidimensionais ao longo de seu comprimento. O Método dos Vórtices Discretos é empregado para a determinação das forças hidrodinâmicas que agem nestas seções bidimensionais. As seções hidrodinâmicas são resolvidas independentemente, e o acoplamento entre as mesmas é feito através da solução da estrutura no domínio do tempo pelo Método dos Elementos Finitos. Os resultados numéricos são comparados com resultados obtidos experimentalmente. Processamento paralelo é empregado para melhorar a performance do método. As simulações são realizadas através de uma metodologia mestre-escravo, utilizando MPI Message Passing Interface para explorar o paralelismo. A escalabilidade do algoritmo é mostrada e discutida. Este trabalho representa o desenvolvimento de um simulador que permite, efetivamente, a análise dinâmica de um riser com características e dimensões representativas das condições reais encontradas em campo, a um custo computacional factível para seu uso como uma ferramenta de engenharia. Isto é obtido por meio da técnica de processamento paralelo, aliada à solução do escoamento através de um método eficiente de CFD Método dos Vórtices Discretos e à solução da estrutura através do Método dos Elementos Finitos.In this work the dy6namic response of a marine riser due to vortex shedding is numerically investigated. The riser is divided in two-dimensional sections along the riser length. The Discrete Vortex Method is employed for the assessment of the hydrodynamic forces acting on these two-dimensional sections. The hydrodynamic sections are solved independently, and the coupling among the sections is taken into account by the solution of the structure in the time domain by the Finite Element Method. The numerical results are compared with results obtained experimentally. Parallel processing is employed to improve the performance of the method. The simulations are carried out through a master-slave approach using MPI Message Passing Interface to exploit the parallelism. Scalability of the algorithm is shown and discussed. This work represents the development of a simulator that effectively allows the dynamic analysis of a riser with representative characteristics and dimensions of real field conditions, with a feasible computational cost for its use as an engineering tool. This is obtained by means of the parallel processing technique, together with an efficient CFD solution of the flow with de Discrete Vortex Method and the solution of the structure with the Finite Element Method.
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Silva, Angelo Augusto Negrão da. "Simulação numérica do escoamento em um túnel de cavitação." Universidade de São Paulo, 2015. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3135/tde-26102016-115317/.
Full textAbstract:
A presente dissertação investiga o comportamento do escoamento em um túnel de cavitação, através de simulações fluido-dinâmicas computacionais, excluindo a bomba de circulação. Para tanto um extenso estudo buscou selecionar a abordagem numérica e configurações de simulação mais adequadas, de uma forma a reproduzir as características hidrodinâmica inerentes à operação do túnel. Portanto, as informações referentes à perda de carga, uniformidade no perfil de velocidade, tendência de cavitação, descolamento e altura da camada limite foram apreciadas. Esse estudo foi direcionado por dados provenientes de métodos empíricos da literatura, resultados experimentais do próprio túnel pesquisado e de outros túneis. Em geral, os resultados foram satisfatórios, pois a perda de carga estimada foi semelhante ao obtido experimentalmente. Além de serem identificados os trechos com efeito desfavorável na uniformidade do escoamento, foram determinadas a distribuição de pressão nas aletas e o perfil de velocidade incidente na bomba.This study deals with a cavitation tunnel flow (except the pump region) through computational fluid dynamic simulations. Therefore, previously one made a literature survey to aid the selection of the most appropriate techniques and simulation settings to simulate the hydrodynamic characteristics of the tunnel. The pressure drop, uniformity of the velocity profile, existence of cavitation, detachment and height of the boundary layer were evaluated. This study used empirical methods and also experimental results. The results were satisfactory, as long as the estimated pressure drop was close to the one obtained experimentally. In addition, it was forecasted low flow uniformity in some parts of the tunnel, the pressure distribution on the fins and the incident velocity profile at the pump.
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Villar, Gustavo da Costa. "Simulação numérica do comportamento dinâmico de rotores em flexão." Instituto Tecnológico de Aeronáutica, 2012. http://www.bd.bibl.ita.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=2039.
Full textAbstract:
As máquinas rotativas estão cada vez mais presentes no mundo moderno e suas aplicações são as mais diversas. Dentre as máquinas rotativas que requerem um funcionamento mais suave possível as turbinas a gás são um grande exemplo, pois estas operam em rotações elevadas e em condições severas. Em aplicações aeronáuticas, dada a proximidade com pessoas, as turbinas a gás requerem um nível de precisão de operação muito alto, evitando danos que possam ocorrer colocando em risco as pessoas à sua volta. Para atingir um alto patamar de segurança é necessário que haja previsão e controle de vibrações. Prevenir vibrações exige estudo anterior à produção da turbina a gás e é neste contexto que situa-se a dinâmica de rotores, que estuda o comportamento dos rotores, utilizando-se de dados provenientes do projeto da máquina, antes da fabricação de qualquer protótipo. Com isso, os projetos tendem a ter seu custo e tempo de conclusão reduzidos, além do produto que opera em condições seguras e com maior vida útil. Este trabalho tem como objetivo o estudo da dinâmica de rotores por meio da simulação de um rotor em operação, para que seja analisado seu comportamento dinâmico.
Utilizando o método de elementos finitos e o método de integração de Newmark implementados em uma rotina em MatLab, um rotor é simulado e como resultados são obtidos o diagrama de Campbell, a resposta ao desbalanceamento e as órbitas descritas pelo rotor. Tornando possível prever o comportamento do rotor sem que hajam testes empíricos. Inicialmente, para validar o modelo foram utilizados dois exemplos retirados da literatura e comparados com os resultados obtidos pela rotina. O primeiro, analisa um mono-rotor com um disco e sem amortecimento nos mancais, operando em velocidade crítica. O segundo, analisa um mono-rotor com três discos e com o amortecimento dos mancais, operando fora das velocidades críticas. Por fim, foi realizado um estudo de caso de um rotor real, simulando-o e analisado-o conforme sua rotação de operação.
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SANTOS, Michelly Martuchele. "Simulação Numérica do Escoamento Bifásico Óleo-Água em Tubos." reponame:Repositório Institucional da UNIFEI, 2010. http://repositorio.unifei.edu.br/xmlui/handle/123456789/1433.
Full textAbstract:
Submitted by Lizziane Tejo Mendonça (lizziane@unifei.edu.br) on 2018-07-04T18:41:03Z
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dissertacao_0037026.pdf: 5473685 bytes, checksum: fa5202165ca9869ea17eb044fc34828d (MD5)Made available in DSpace on 2018-07-04T18:41:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao_0037026.pdf: 5473685 bytes, checksum: fa5202165ca9869ea17eb044fc34828d (MD5) Previous issue date: 2010-07
A simulação numérica de escoamentos bifásicos através das técnicas de CFD tem-se tornado indispensável na análise de escoamentos complexos, possibilitando o estudo de diferentes geometrias e condições de contorno. O presente trabalho tem como objetivo simular o escoamento bifásico óleo-água, incompressível, isotérmico e permanente em tubos.Para solução numérica do escoamento utilizou-se o software FLUENT®.Foram analisados vários casos de estudo para a análise da estratificação do escoamento bifásico, dentre os quais: refinamento da malha na região da interface, tubo reto horizontal, tubo com curva, tubo com inclinações ascendente e descendente, variação do diâmetro da gota de óleo, análise da perda de carga em função da variação do diâmetro da gota de óleo e da concentração de óleo e análise do tempo de residência das partículas. Os resultados da simulação numérica para o tubo reto horizontal foram comparados e validados qualitativamente com resultados experimentais obtidos no Laboratório de Separação de Fases da UNIFEI.
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Campos, Arthur Alves Rios. "Simulação numérica de escoamentos parabólicos e elípticos em ferrohidrodinâmica." reponame:Repositório Institucional da UnB, 2018. http://repositorio.unb.br/handle/10482/33862.
Full textAbstract:
Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2018.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES).
Neste trabalho estudamos escoamentos parabólicos e elípticos de fluidos magnéticos a partir de simulações numéricas, utilizando o problema da camada limite laminar sobre placa plana e o problema de convecção termomagnética dentro de uma cavidade delgada como estudos de caso. Em cada caso, investigamos diferentes aspectos relativos a interação entre os campos das variáveis eletromagnéticas e hidrodinâmicas dos problemas abordados. No problema da camada limite, exploramos os efeitos do acoplamento entre o campo de vorticidade e magnetização. Inicialmente, atacamos o problema de maneira heurística via análise de escalas, com o objetivo de estimar a ordem de magnitude de cada termo presente nas equações governantes e simplificar o sistema de equações. As equações da camada limite e da magnetização são resolvidas numericamente a partir do método das diferenças finitas, utilizando um esquema de discretização apropriado para solução de problemas parabólicos do tipo Crank-Nicolson. Por fim, estudamos a influência dos parâmetros adimensionais sobre a força total exercida sobre a parede e sobre a espessura da camada limite, comparado os resultados numéricos com uma solução assintótica. No problema de convecção termomagnética interna, investigamos o processo convectivo induzido pela estratificação do campo de magnetização em função da distribuição de temperatura. Para solução numérica do sistema de equações, utilizamos uma formulação de acoplamento pressão-velocidade baseada no método de projeções de segunda ordem no tempo. As soluções encontradas são comparadas com benchmarks disponíveis na literatura e com resultados anteriores obtidos pelo grupo. Analisamos os efeitos das condições de contorno magnéticas sobre o número de Nusselt local e global para diferentes combinações entre números de Prandtl e Rayleigh.
In this work we study the parabolic and elliptical flows of magnetic fluids via numerical simulations, using the laminar boundary layer on flat plate and the problem of thermomagnetic convection inside a thin cavity as case studies. In each case, we investigate different aspects related to the dynamics of magnetic fluids. In the boundary layer problem, we explore the coupling effects between the vortex field and the magnetization field. We first tackle the problem heuristically via scaling analysis, in order to estimate the order of magnitude of each term present in the governing equations and to simplify the system of equations. The boundary layer and magnetization equations are solved numerically from the finite difference method using an appropriate Crank-Nicolson discretization scheme to solve parabolic problems. Finally, we study the influence of the dimensionless parameters on the total force exerted on the wall and on the thickness of the boundary layer, comparing the numerical results with an asymptotic solution. In the internal thermomagnetic convection problem, we investigated the convective process induced by the stratification of the magnetization field as a function of the temperature distribution. For the numerical solution of the system of equations, we use a pressurevelocity coupling formulation based on a second order projection method. The solutions found are compared with benchmarks available in the literature and with previous results obtained by the group. We analyzed the effects of magnetic boundary conditions on local and global Nusselt numbers for different combinations of Prandtl, Rayleigh numbers and aspect ratios.
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ITAI, Yuu. "Simulação numérica da gaseificação de biomassa em leito fixo." Universidade Federal do Pará, 2011. http://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/5112.
Full textAbstract:
Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-04-14T14:57:27Z
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Dissertacao_SimulacaoNumericaGaseificacao.pdf: 4962204 bytes, checksum: 21a209b22d4e652f31a0b88032efe670 (MD5)Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2014-06-23T12:52:10Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_SimulacaoNumericaGaseificacao.pdf: 4962204 bytes, checksum: 21a209b22d4e652f31a0b88032efe670 (MD5)
Made available in DSpace on 2014-06-23T12:52:10Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_SimulacaoNumericaGaseificacao.pdf: 4962204 bytes, checksum: 21a209b22d4e652f31a0b88032efe670 (MD5) Previous issue date: 2011
CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
O objetivo deste trabalho foi avaliar a potencialidade das sementes de açaí rejeitadas após beneficiamento em Belém – Pará, a fim de ser usada como fonte de biomassa para a produção de energia por gaseificação. Resultados da análise elementar obtidas no LABCAT – UNB em base seca foram obtidas com percentuais de Carbono, 46,06 %, Hidrogênio 6,01 % Oxigênio 43,37 %, Nitrogênio 4,33 % e Enxofre 0,08%. Tais valores entre outros parâmetros obtidos em estudo experimental realizados por Santos 2011 e Cruz, 2010, foram utilizados para realizar uma simulação numérica do processo de gaseificação por meio de um código FORTRAN zero dimensional desenvolvido especificamente para esta finalidade. Variações da influência da razão de equivalência e teor de umidade nas concentrações de CO, H2 e CH4 foram comparados a resultados experimentais. Um modelo transiente unidimensional também foi analisado. Utilizando a aplicação de um mecanismo de pirólise de dois passos onde o alcatrão primário (ou oxigenados) são inicialmente formados e então craqueados em alcatrão secundário (ou hidrocarbonetos) e outros gases combustíveis. Assim se revela a complexidade dos processos físicos e químicos que ocorrem no reator pelo uso do balanço de energia e massa e com informações das taxas de reação das reções químicas e os processos de transporte físicos. O modelo computacional é capaz de prever o perfil da composição de gases, temperatura, alcatrão primário e secundário ao longo do eixo longitudinal do gaseificador. Foram obtidos resultados para simulações realizadas nos dois modelos e posteriormente analisado tal comportamento em comparação ao resultado experimental obtidos por Santos (2011).
The objective of this study was to evaluate the potential of açaí seeds rejected after processing in Belém - Pará, in order to be used as a source of biomass for energy production by gasification. Elemental analysis results obtained in LABCAT - UNB on a dry basis were obtained with percentages of Carbon, 46.06% Hydrogen, 6.01%, Oxygen, 43.37% , Nitrogen 4.33%and Sulfur 0.08%. These values and other parameters obtained in an experimental study carried out by the studies of Santos (2011) and Cruz (2010), were used to perform a numerical simulation of the gasification process by means of a zero dimensional FORTRAN code developed specifically for this purpose. Variations of the influence of equivalence ratio and moisture content in the concentrations of CO, H2 and CH4 were compared with experimental results. A transient one-dimensional model developed by Hla (2004) was also analyzed. Using the application of a mechanism of two steps pyrolysis where the primary tar (or oxygenated) are initially formed and then cracked into secondary tar (or oil) and other combustible gases. Thus is revealed the complexity of physical and chemical processes that occur in the reactor by the use of energy and mass balance information and rates of chemical reaction of the recommendations and the physical transport processes. The computer model can predict the profile of the gas composition, temperature, primary and secondary tar along the longitudinal axis of the gasifier. Data results have been obtained from both models and after the phenomena behaviour was analyzed in comparison with the experimental data obtained by Santos (2011).
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Suárez, Julián Moises Sejje. "Modelagem de fenômenos termopiezoelétricos : análise assintótica e simulação numérica." Laboratório Nacional de Computação Científica, 2011. http://www.lncc.br/tdmc/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=217.
Full textAbstract:
O presente trabalho tem como principal objetivo o estudo do fenomeno termopiezoeletrico. Um assunto importante é saber sob que condições a energia total do sistema termopiezoelétrico possui decaimento exponencial. Neste sentido, mostramos que o sistema termopiezoeléetrico linear possui decaimento exponencial se a região considerada satisfaz uma condição geométrica e uma desigualdade de observabilidade. Inicialmente apresentamos o problema que é estudado com as respectivas hipóteses e a condição geométrica que o domínio do problema deve satisfazer.
Em seguida, utilizando uma técnica de desacoplamento nosso problema é desacoplado em dois problemas, um problema de piezoeletricidade com termo dissipativo e outro de condução de calor com termo de fonte. Assim, mostrando que a diferença dos semigrupos do sistema termopiezoelétrico acoplado e desacoplado respectivamente é compacta podemos provar que se o domínio do problema satisfaz a condição geométrica, e portanto, a propriedade do decaimento uniforme exponencial vale se e somente se é satisfeita uma desigualdade de observabilidade envolvendo os dados iniciais do problema.
A segunda parte do trabalho tem como objetivo a obtenção de modelos de placas piezoelétricas com efeitos térmicos, mas especificamente a obtenção de um modelo bi-dimensional a partir do modelo tridimensional do sistema tervii
mopiezoelétrico que preserve as características físicas do problema tridimensional para os casos estacionário e dinâmico. Cabe ressaltar que nem sempre as propriedades físicas de um problema são preservadas ao obter um modelo bi-dimensional a partir de um modelo tridimensional. Neste sentido, a obtenção do modelo bidimensional a partir do modelo tridimensional do sistema termopiezoelétrico é feita usando a analise assintótica. Inicialmente, fazemos uma descrição do domínio no qual trabalhamos, seguidamente, damos uma descrição matemática do problema da termopiezoeletricidade linear estática e dinâmica apresentando as hipóteses que são utilizadas para obter a formulação variacional de nosso problema em um domínio independente da espessura da placa o qual nos permita preservar as propriedades do problema em questão. Na seqüência, usamos a análise assintótica para obter o problema limite quando a espessura da placa tende para zero.
Feito isso, apresentamos o modelo bi-dimensional da termopiezoeletricidade o qual preserva as propriedades físicas de nosso problema tanto no caso estático como no dinâmico. Finalmente, usando o método de elementos finitos apresentamos simulações numéricas para o caso estacionário de nosso problema.
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Barbosa, Iara de Souza [UNESP]. "Simulação numérica do escoamento de jatos impingentes axissimétricos confinados." Universidade Estadual Paulista (UNESP), 2011. http://hdl.handle.net/11449/88842.
Full textAbstract:
Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:38Z (GMT). No. of bitstreams: 0
Previous issue date: 2011-10-11Bitstream added on 2014-06-13T19:47:44Z : No. of bitstreams: 1
barbosa_is_me_ilha.pdf: 2113993 bytes, checksum: 6a83caac772eb27b9cfa05adca637b69 (MD5)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)
O jato impingente constitui um problema clássico da mecânica dos fluidos, cuja dinâmica é fortemente dependente do número de Reynolds, do grau de confinamento e de outros parâmetros que caracterizam geometricamente o problema. No presente trabalho, jatos impingentes com diferentes níveis de confinamento foram investigados numericamente. Para tanto, utilizou-se um código computacional baseado no método dos volumes finitos, que resolve as equações de Navier-Stokes escritas em coordenadas cilíndricas bidimensionais. Com a finalidade de diminuir custos computacionais, a simetria azimutal do problema foi considerada na definição do domínio de cálculo. O disco frontal, sobre o qual incide o jato, foi modelado de duas formas distintas: a) com o auxílio do método da fronteira imersa baseado no modelo físico virtual ou b) mediante a imposição de viscosidade infinita na região por ele ocupada. A comparação entre resultados destas simulações permitiram avaliar a eficiência do método da fronteira imersa, no que diz respeito ao tempo de cálculo e à sua capacidade para representar fisicamente o problema abordado. Além disso, testes de performance do código foram também realizados utilizando-se diferentes esquemas de transporte advectivo - power law, upwind, central difference e híbrido. Simulações foram realizadas variando-se o diâmetro de ambos os discos (impingente e confinante), o afastamento entre eles e o número de Reynolds do escoamento. Para a representação de escoamentos com números de Reynolds elevados, a metodologia de simulação de grandes escalas foi implementada, com o uso da modelagem clássica de Smagorinsky e da função de amortecimento de van Driest
The impingent jet is a classical problem of fluid mechanics, whose dynamics is strongly dependent on the Reynolds number, the confinement level and other parameters that characterize the geometrically problem. In this study impingent jets with different confinement levels have been numerically investigated. For this purpose, an in-house computational code based on finite volume method, which solves the Navier-Stokes equations written in two-dimensional cylindrical coordinates has been used. To save computational costs the problem has been treated as azimuthally symmetrical. The frontal disc was modeled in two different ways: a) by means of an immersed boundary method based on the virtual physical model b) by imposing infinite viscosity in the region occupied by the disc. Comparison among results has allowed to evaluate the performance of the immersed boundary method in terms of computational costs and ability to represent the physical features of the flow. Besides, tests of the code performance have also been carried out employing different advective schemes, i.e. power law, upwind, central difference, and hybrid. Simulations have been performed by varying the diameter of both disks (impingent and confining), the gap between them, and the Reynolds number. To represent turbulent flows, Large Eddy Simulation has been implemented in the code, using the classical Smagorinsky model and the damping function of van Driest
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Tonon, Patrícia. "Simulação numérica de escoamentos incompressíveis através da análise isogeométrica." reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS, 2016. http://hdl.handle.net/10183/139428.
Full textAbstract:
O presente trabalho tem por objetivo desenvolver uma formulação numérica baseada em Análise Isogeométrica para o estudo de escoamentos incompressíveis isotérmicos de fluidos newtonianos. Com o emprego desta metodologia, os procedimentos de pré-processamento e análise são unificados, melhorando as condições de continuidade das funções de base empregadas tanto na discretização espacial do problema como na aproximação das variáveis do sistema de equações. O sistema de equações fundamentais do escoamento é formado pelas equações de Navier-Stokes e pela equação de conservação de massa, descrita segundo a hipótese de pseudo-compressibilidade, além de uma equação constitutiva para fluidos viscosos de acordo com a hipótese de Stokes. Para problemas com escoamentos turbulentos emprega-se a Simulação de Grandes Escalas - LES (Large Eddy Simulation), na qual o modelo clássico de Smagorinsky é utilizado para a representação das escalas inferiores à resolução da malha. O esquema explícito de dois passos de Taylor-Galerkin é aplicado no contexto da Análise Isogeométrica para a discretização das equações governantes, sendo que a discretização espacial é realizada empregando-se funções NURBS (Non Uniform Rational Basis B-Splines). Essas funções base apresentam vantagens em relação às tradicionais funções utilizadas no MEF (Método dos Elementos Finitos), principalmente no que diz respeito à facilidade de obtenção de continuidade superior a C0 entre os elementos e representação precisa das geometrias. Propõe-se também o desenvolvimento de ferramentas de pré e pós-processamento baseadas na estrutura de dados da Análise Isogeométrica para a geração de malhas e visualização de resultados. Alguns problemas clássicos da Dinâmica dos Fluidos Computacional são analisados para a validação da metodologia apresentada. Os resultados apresentados demonstram boa aproximação da formulação em relação a dados de referência, além de maior versatilidade quanto à discretização espacial dos problemas em comparação com as tradicionais formulações baseadas em elementos finitos.This work aims to develop a numerical formulation based on Isogeometric Analysis for the study of incompressible flows of Newtonian fluids under isothermal conditions. By using this methodology, pre-processing and analysis procedures are unified, improving the conditions of continuity of the basis functions utilized in the approximations of the equation variables and spatial discretization of the problem. The system of fundamental equations of the fluid flow is constituted by the Navier-Stokes equations and the mass conservation equation, which is described according to the pseudo-compressibility hypothesis. In addition, a constitutive equation for viscous fluids according to Stokes' hypothesis is also provided. Turbulent flows are analyzed using LES (Large Eddy Simulation), where the Smagorinsky’s model is adopted for sub-grid scales. The explicit two-step Taylor-Galerkin method is applied into the context of Isogeometric Analysis for the discretization of the flow equations, where spatial discretization is carried out taking into account Non Uniform Rational Basis B-Splines (NURBS) basis functions. These basis functions have advantages over traditional functions employed in the FEM (Finite Element Method). Particularly, it is easier to obtain continuity order higher than C0 between adjacent elements and geometry representation is more accurate. Pre and post-processing tools for mesh generation and results visualization are also proposed considering the data structure inherent to Isogeometric Analysis. Some classic problems of Computational Fluid Dynamics are analyzed in order to validate the proposed methodology. Results obtained here show that the present formulation has good approximation when compared with predictions obtained by reference authors. Moreover, Isogeometric Analysis is more versatile than traditional finite element formulations when spatial discretization procedures are considered.
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SANTOS, C. M. M. "Simulação Numérica da Corrosão Acelerada pelo Escoamento em Tubulações"." Universidade Federal do Espírito Santo, 2012. http://repositorio.ufes.br/handle/10/4178.
Full textAbstract:
Made available in DSpace on 2016-08-29T15:32:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1
tese_6092_Dissertação de Mestrado Cecilia M M Santos.pdf: 33845753 bytes, checksum: d0107f2fc2c8181fe4239c0746126535 (MD5)
Previous issue date: 2012-12-18O impacto de partículas em paredes internas de componentes de fluxo, tais como tubos, conexões, válvulas e bombas resultam no aumento da corrosão devido à contínua remoção dos "protetores de corrosão", assim como devido à erosão do material base constituinte destes componentes, especialmente nas partes em que é projetado o fluxo. O comportamento hidrodinâmico no escoamento de fluidos corrosivos é um fenômeno importante para diversas aplicações das indústrias. Nesse caso, o fator limitante é a presença de oxigênio dissolvido na solução e a transferência de oxigênio para a superfície sobre efeitos de corrosão. A Dinâmica dos Fluidos Computacional (CFD) pode ser usada para calcular a difusão do oxigênio no fluxo e sua transferência para a superfície reagente. O presente trabalho apresenta os resultados de simulações via CFD para o comportamento hidrodinâmico de um fluido em uma contração, bem como a difusão do oxigênio no fluxo e a transferência de oxigênio para a superfície de modo a estimar a perda de massa da superfície, utilizando dois modelos de escoamento turbulento (Modelo RNG k- e SST k-) em uma geometria com contração-expansão. As simulações, em seguida, foram validadas utilizando trabalhos experimentais presentes na literatura. Palavras-chave: corrosão, erosão, turbulência, escoamento, CFD.
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Alcaide, Pedro Queiroz Magro Moreira. "Estudo comparativo de plataformas CAD/CAE em simulação numérica." Master's thesis, Universidade de Aveiro, 2015. http://hdl.handle.net/10773/19113.
Full textAbstract:
Mestrado em Engenharia MecânicaEm Engenharia, a oferta de plataformas CAD/CAE está em constante evolução e crescimento. Com o objetivo de otimizar a escolha das plataformas a usar, o principal objectivo deste trabalho prende-se com a análise do comportamento de plataformas CAD/CAE em simulação numérica. A necessidade de verificar a precisão dos elementos finitos por testes independentes por forma a comparar o resultado torna-se cada vez mais necessário e reconhecido. Desse modo, quem trabalha na análise de elementos finitos, terá certezas quanto aos resultados que advêm. Para tal serão utilizados problemas tipo com resultados esperados para servirem de referência para posterior análise. Tendo em conta que cada um dos softwares CAD e CAE tem as suas limitações acontece que para determinados problemas, haverão restrições na simulação. A par do estudo comparativo, irá ser realizado, igualmente, um estudo de convergência para perceber qual o refinamento necessário para se obter um valor aceitável, dentro do expectável. Este estudo irá ter por base valores referência expectáveis para um determinado tipo de problema. Por último, como seria de esperar obteve-se que as plataformas dedicadas ao cálculo numérico (CAE), ao contrário dos módulos dedicados à análise de elementos finitos implementados nas plataformas CAD, fornecem melhores resultados, até porque têm na sua base de dados, um maior número de elementos para um maior tipo de problemas. Desta forma, estão mais habilitados a realizar e a ter um melhor desempenho para um maior leque de problemas com as mais variadas restrições.
In engineering, the offer of CAD/CAE platforms is constantly in evolution and growth. With the objective to optimize the choice of which platform to use, the main goal of this work is to analyze the behaviour of numeric simulation on CAD/CAE platforms. The need to check the precision of finite elements with independent tests, in order to compare the results, became more necessary and acknowledge. This way, who works in finite element analyses, will have more assurance with the results obtained. To do that, it will be used benchmark problems with expected results to serve as reference to the analysis pretended. Knowing that each CAD and CAE software has his limitations it happens that, for some problems, there will be restrictions about the simulation. Within the comparative study it will be also done a convergence study to understand which is the mesh refinement necessary to obtain a acceptable value, between the expectable. This study will have as base the reference values expected to some type of problem. Finally, as it was expected, the platforms dedicated to numeric calculation (CAE), unlike the modules dedicated to finite element analysis implemented in the CAD platforms, provides better results, because they have in its database a greater number of elements for a larger type of problems. In this way, they are more enable to realize and to have better results for a wider range of problems with various restrictions.
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Branquinho, Mónica Lília Pereira. "Simulação numérica de gaseificação de biomassa em leito fixo." Master's thesis, Universidade de Évora, 2012. http://hdl.handle.net/10174/11600.
Full textAbstract:
De acordo com a ELETROBRAS há 1,2 milhões de consumidores na região amazónica que não estão conectados à rede eléctrica. A biomassa tem grande potencial como matéria-prima limpa e renovável para a produção de energia. Os modelos de simulação são importantes na avaliação do potencial da biomassa como recurso energético. Este trabalho apresenta a implementação de modelos de equilíbrio termoquímico considerando perdas de calor, carbono convertido e não convertido nos produtos da reacção para um gaseificador co-corrente. É um gaseificador de pequena escala, estratificado, topo aberto e leito fixo. O modelo de equilíbrio termoquímico desenvolvido com carbono totalmente convertido nos produtos gasosos foi validado com resultados previstos e experimentais de diferentes investigadores. Os resultados previstos por este modelo apresentaram razoável concordância com os outros resultados, excepto para o teor de metano que foi subestimado ou sobrestimado. Estudos de sensibilidade para verificar a influência da variação de condições de operação e características do modelo sobre a composição do gás combustível, temperatura de reacção, poder calorífico do gás de síntese e eficiência de gaseificação foram feitos. Compararam-se com resultados experimentais as composições de gás de síntese obtidas com caroço de açaí (Euterpe oleracea Mart.) para a simulação de diversas condições operacionais. Dos resultados experimentais e previstos, não considerando as elevadas percentagens de metano para elevadas razões de equivalência, pode concluir-se que o valor óptimo de razão de equivalência é aproximadamente 2,2. No estudo de conversão de carbono verificou-se que se obtém carbono não convertido nos produtos para razões de equivalência superiores a 3,1 e 15,48% de teor de humidade; ### ABSTRACT: According to ELETROBRAS there are 1.2 million consumers in the Amazon region that are not connected to the grid. The biomass has great potential as a raw material for clean and renewable energy production. Simulation models are important in assessing the potential of biomass as an energy resource. This paper presents the implementation of thermochemical equilibrium models considering heat losses, carbon converted and unconverted in the reaction products to a downdraft gasifier. It is a small-scale gasifier, stratified, open top and a fixed bed. The thermochemical equilibrium model developed with carbon completely converted to gaseous products was validated with experimental and predicted results of different investigators. The thermochemical equilibrium model developed with carbon completely converted to gaseous products was validated with experimental and predicted results of different investigators. The results predicted by this model showed reasonable agreement with other results, except for the methane content was underestimated or overestimated Sensitivity studies to investigate the influence of changes in operating conditions and characteristics of the model on the composition of the combustible gas, reaction temperature, the calorific value of the synthesis gas and gasification efficiency were made. Were compared with experimental results the Syngas compositions obtained from açaí seeds (Euterpe oleracea Mart.) for the simulation of several operating conditions. Experimental and predicted results, not considering the high percentages of methane to higher equivalence ratios, it can be concluded that the optimum value of equivalence ratio is approximately 2.2. In the study the conversion of carbon was found that non-converted carbon is obtained in products for equivalence ratios greater than 3.1 and 15.48% moisture content.
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Rhaman, Md Mahfuzur. "Análise e simulação numérica de escoamentos de fluidos newtonianos." Master's thesis, Universidade de Évora, 2012. http://hdl.handle.net/10174/14905.
Full textAbstract:
Este trabalho tem como objectivo o estudo matemático e numérico de fluidos Newtonianos
incompressíveis em diferentes geometrias bidimensionais para escoamentos
não estacionários. Aplicamos o Método de Elementos Finitos para a obtenção de
soluções e analisamos a evolução do escoamento ao longo do tempo.
O nosso estudo para estas equações diferenciais parciais não-lineares é dividido em
três passos fundamentais. Considera-se em primeiro lugar a análise matemática das
propriedades das soluções, tais como a existência, unicidade (bidimensional) e estimativas
à priori associadas. A unicidade de solução é ainda um problema em aberto,
no caso tridimensional.
Segue-se o estudo de aproximação numérica com resultados de existência e unicidade
de soluções aproximadas, bem como estimativas de erro à- priori.
Finalmente, apresentamos simulações numéricas que envolvem escoamentos em diferentes
geometrias bidimensionais e o comportamento das soluções é discutido; ABSTRACT: The present work concerns the analysis and numerical simulations of incompressible
Newtonian fluids in different bidimensional geometries for unsteady flows. We apply
the Finite Element Methods to obtain solutions and we analyze the evolution of the
flow over time.
Our study for this non-linear partial differential equations is divided into three main
steps. The mathematical analysis of the properties of the solutions, such as existence,
uniqueness (bidimensional) and associated a-priori estimates have been done.
Uniqueness is still an open problem in the three-dimensional case.
Numerical approximation is next considered and results of existence and uniqueness,
as well as a-priori error estimates are established.
Finally, numerical simulations involving flows of different bidimensional geometries
are presented and the behavior of the solutions is discussed.
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Silva, Orlando do Nascimento Cruz e. "Simulação numérica do escoamento reactivo numa câmara de combustão." Doctoral thesis, Universidade de Évora, 2003. http://hdl.handle.net/10174/22009.
Full textAbstract:
O estudo da combustão turbulenta gasosa numa câmara com duas alimentações separadas de oxidante e combustível é efetuado neste trabalho com recurso a métodos numéricos. A descrição do escoamento recorre a equações diferenciais de transporte baseadas na dinâmica de fluidos, em que os fluxos difusivos são expressos em termos dos gradientes das grandezas que originam esses fluxos. As equações de transporte são representadas em coordenadas de espaço curvilíneas não ortogonais e utilizam as componentes cartesianas da velocidade. As taxas de criação e destruição de espécies químicas são determinadas por meio de expressões com forma análoga `a de Arrhenius. Os modelos utilizados na descrição dos fenómenos incluem um mecanismo de reação química detalhada, o modelo de turbulência k − ε clássico e a sua versão RNG e um modelo de radiação de meio opticamente fino. Os fluxos nas paredes são determinados com base nas denominadas funções de parede, que permitem ultrapassar a não validade do modelo de turbulência k − ε para valores baixos do numero de Reynolds. A interação da turbulência com as reações químicas é modelada calculando a composição química média por aplicação de funções densidade de probabilidade presumidas, assumindo que a composição química instantânea da chama turbulenta é descrita pelo modelo de flamelets laminares. As características das flamelets são calculadas por equações diferenciais aproximadas da combustão laminar, em que a variável independente indica a composição química e um outro parâmetro presente nas equações, a taxa de dissipação escalar, tem em conta o efeito da turbulência na deformação da frente da chama. A determinação das grandezas que descrevem o escoamento com combustão é efetuada com recurso a métodos numéricos. As equações de transporte são transformadas em equações algébricas por intermédio da discretização das equações de transporte pelo método dos volumes finitos. A forma das equações de transporte utilizadas permite a discretização em malhas ajustadas a geometrias complexas. O sistema de equações algébricas é resolvido iterativamente pelo método de Gauss-Seidel. O cálculo da pressão é feito utilizando o método SIMPLE. O cálculo dos fluxos convectivos é feito utilizando os esquemas híbrido e MUSCL. Estes modelos e métodos são inicialmente aplicados ao cálculo de escoamentos sem reação química com características diversas em termos de regime de escoamento, geometria e condições de fronteira. Os resultados destes cálculos são considerados satisfatórios, permitindo a validação dos métodos usados. A câmara de combustão estudada, tendo geometria próxima da cilíndrica, foi modelada em duas dimensões com simetria cilíndrica. As simulações efetuadas basearam-se na combinação de diversos modelos e malhas de diferentes refinamentos. Os resultados reproduzem aproximadamente os dados experimentais e a sua qualidade é semelhante a outros estudos efetuados com modelações diversas.