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‣ Análise da aeração em escoamentos de altas velocidades em calhas de vertedores; Analysis of aeration on the high speed flows in channels of spillways

Brito, Romualdo José Romão
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 21/02/2011 Português
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48.725044%
A inserção de ar em escoamentos de altas velocidades ao longo de estruturas hidráulicas é uma técnica bastante eficiente para prevenir a cavitação. A sua importância é majorada quando se considera os custos econômicos e as questões de segurança que estão associadas à estabilidade de uma barragem. No presente trabalho são apresentados equacionamentos para quantificar a entrada de ar em vertedores através de aeradores de fundo. Essas equações foram obtidas utilizando princípios físicos de conservação de massa, energia e quantidade de movimento nos escoamentos de ar e água que ocorrem no aerador, permitindo organizar informações advindas de cada fase. Ressalta-se que buscou-se tornar o equacionamento independente da subpressão do jato, uma vez que esta subpressão é um parâmetro de difícil determinação a priori pelo projetista. Entretanto, toda formulação é direcionada justamente para melhor representar este parâmetro utilizando os princípios físicos clássicos e as variáveis decorrentes da sua utilização. Buscou-se a validação de modelos teóricos obtidos por meio de formulações baseadas nas leis de conservação de massa, quantidade de movimento e energia para aeradores de fundo. Neste contexto...

‣ Estudo teórico e experimental sobre padrões de escoamento e perda de pressão durante escoamentos monofásicos e bifásicos no interior de tubos com fitas retorcidas; Theoretical and experimental study on flow pattern identification and pressure drop during single and two-phase flow in tubes with twisted tape inserts

Kanizawa, Fabio Toshio
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 14/07/2011 Português
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39.573506%
A presente dissertação trata de um estudo teórico-experimental sobre escoamento monofásico e bifásico no interior de tubos com fitas retorcidas. Esta técnica tem sido utilizada há várias décadas para a intensificação de troca de calor para escoamento monofásico e evaporação convectiva no interior de tubos. No entanto, com sua utilização, o aumento do coeficiente de troca de calor é acompanhado pelo incremento da perda de pressão. Portanto a compreensão dos fenômenos relacionados aos incrementos da perda de pressão e troca de calor são fundamentais para engenheiros projetistas. Neste estudo, inicialmente, é apresentada uma extensa revisão bibliográfica sobre padrões de escoamento, modelos para estimativa de fração de vazio e metodologias para previsão da perda de pressão em tubos com e sem fitas retorcidas para escoamentos bifásicos e monofásicos. Foram realizados experimentos em bancada experimental utilizando seção de testes com diâmetro interno de 15,9 mm e dois metros de comprimento com fitas apresentando razões de retorcimento de 3, 4, 9, 14 e , a última correspondente ao tubo sem inserto. Os experimentos foram executados para o refrigerante R134a, velocidades mássicas entre 75 e 250 kg/m²s...

‣ Simulação computacional adaptativa de escoamentos bifásicos viscoelásticos; Adaptive computational simulation of two-phase viscoelastic flows

Alvarez, Catalina Maria Rua
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 28/05/2013 Português
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59.819385%
A simulação computacional de escoamentos incompressíveis multifásicos tem avançado continuamente e é uma área extremamente importante em Dinâmica de Fluidos Computacional (DFC) por suas várias aplicações na indústria, em medicina e em biologia, apenas para citar alguns exemplos. Apresentamos modelos matemáticos e métodos numéricos tendo em vista simulações computacionais de fluidos bifásicos newtonianos e viscoelásticos (não newtonianos), em seus regimes transiente e estacionário de escoamento. Os ingredientes principais requeridos são o Modelo de Um Fluido e o Método da Fronteira Imersa em malhas adaptativas, usados em conjunto com os métodos da Projeção de Chorin-Temam e de Uzawa. Tais metodologias são obtidas a partir de equações a derivadas parciais simples as quais, naturalmente, são resolvidas em malhas adaptativas empregando métodos multinível-multigrid. Em certas ocasiões, entretanto, para escoamentos modelados pelas equações de Navier-Stokes (e.g. em problemas onde temos altos saltos de massa específica), tem-se problemas de convergência no escopo destes métodos. Além disso, no caso de escoamentos estacionários, resolver as equações de Stokes em sua forma discreta por tais métodos não é uma tarefa fácil. Verificamos que zeros na diagonal do sistema linear resultante impedem que métodos de relaxação usuais sejam empregados. As dificuldades mencionadas acima motivaram-nos a pesquisar por...

‣ Simulação numérica de escoamentos bifásicos com o método ISPH; Two-fluid flow numerical simulation using ISPH method

Cordeiro, Douglas Farias
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 05/11/2013 Português
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69.76019%
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 fase; Incompressible Smoothed Particle Hydrodynamics (ISPH) method is a meshless approximation that has been used to simulate several types of fluid flows...

‣ Simulação numérica de escoamentos gás-sólido em leito fluidizado borbulhante utilizando a teoria cinética dos escoamentos granulares

Mineto, Andreza Tangerino
Fonte: Universidade Estadual Paulista (UNESP) Publicador: Universidade Estadual Paulista (UNESP)
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: 88 f. : il.
Português
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48.91173%
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES); Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEB; No presente trabalho desenvolve-se um estudo de modelagem matemática e simulação numérica do escoamento gás-sólido em um leito fuidizado borbulhante. É apresentado o modelo hidrodinâmico, A, para escoamentos bifásicos gás-solido considerando a Teoria Cinética dos Escoamentos Granulares. É usado o modelo Euleriano de duas fases separadas considerando a modelagem do tensor das tensões da fase sólida através do atrito entre as partículas e da teoria cinética dos escoamentos granulares. O código fonte MFIX (Multiphase Flow with Interphase eXchanges) desenvolvido no NETL (National Energy Technology Laboratory) é utilizado para as simulações numéricas. Os resultados de simulação são obtidos resolvendo a temperatura granular algebricamente ou através de uma equação diferencial parcial. Obtêm-se resultados mais realísticos no uso da EDP com condição de contorno de deslizamento parcial na parede. Uma variação no diâmetro das partículas (partículas do grupo B e do grupo A/B) é investigada, concluindo-se que deve ser acrescentado ao código MFIX outros parâmetros físico para simulações com partículas do grupo A/B.; In the present work is described a mathematical model and numerical simulation of gas-solid flow in the bubbling fluidized bed. It is presented the hydrodynamic model...

‣ Efeitos numéricos na simulação de escoamentos gás-sólido em leito fuidizado borbulhante utilizando a teoria cinética dos escoamentos granulares

Souza, Meire Pereira de
Fonte: Universidade Estadual Paulista (UNESP) Publicador: Universidade Estadual Paulista (UNESP)
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: 93 f. : il.
Português
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48.83344%
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES); Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEB; No presente trabalho desenvolve-se um estudo de modelagem matemática e simulação numérica do escoamento bifásico gás-sólido em leito fluidizado borbulhante. Utiliza-se o modelo Euleriano de duas fases separadas formulando o tensor das tensões da fase sólida através da teoria cinética dos escoamentos granulares. As simulações numéricas são realizadas através do código fonte MFIX (Multiphase Flow with Interphase eXchanges) desenvolvido no NETL (National Energy Technology Laboratory). Os resultados de simulação numérica são avaliados por meio da análise da influência dos seguintes parâmetros: malha computacional e esquemas de discretização dos termos convectivos das equações de conservação. Com base nos estudos teóricos e resultados obtidos durante o trabalho conclui-se que esquemas de primeira, tais como FOUP são altamente difusivos, já os resultados obtidos utilizando o esquema de alta ordem, Superbee, produziu resultados de melhor qualidade para as malhas testadas neste trabalho. Além disso, os resultados mostraram-se bastante dependentes do tamanho da malha computacional.; In the present work is described a mathematical model and numerical simulation of gas-solid two-phase flow in a bubbling fluidized bed. It is used the Eulerian gas-solid two-fluid model and the solid phase stress tensor is modeled considering the kinetic theory of granular flows. The numerical simulations were developed using the MFIX (Multiphase Flow with Interphase eXchanges) code developed in NETL (National Energy Technology Laboratory). The numerical diffusion is analyzed considering a single bubbling detachment and its movement process in a two-dimensional bubbling fluidized bed using the bubble shape as a metric for results description. The influence of computacional grid it is also analyzed. It is concluded that SuperBee scheme produces the better results and analysis about estimating uncertainty in grid refinement should be studied.

‣ Determinação das vazões em escoamentos bifásicos ar-água por meio de tubo venturi e medidor de fração de vazio

Pereira, Matheus Fontanelle
Fonte: Florianópolis, SC Publicador: Florianópolis, SC
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: xviii, 116 f.| il., tabs., grafs.
Português
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50.25459%
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica.; O tubo venturi é um dispositivo comumente utilizado para a medição de vazão de escoamentos monofásicos. Nas últimas décadas, este dispositivo tem sido investigado para a determinação das vazões em escoamentos bifásicos. Alternativamente aos métodos convencionais de medição de vazão, o emprego do venturi visa à redução de custos e à maior flexibilidade operacional de equipamentos industriais que operam com sistemas bifásicos. Neste contexto, este trabalho apresenta um estudo de um sistema de medição de vazão em escoamentos bifásicos utilizando-se o tubo venturi. Para tanto, escoamentos bifásicos ar-água, à pressão atmosférica e com título de gás de até 0,25%, foram estudados em uma seção de teste na posição vertical. O sistema de medição de vazão de escoamentos bifásicos consiste, além do tubo venturi, de um medidor de fração de vazio. Cinco modelos baseados na equação clássica para o cálculo da vazão de escoamentos monofásicos através de dispositivos deprimogênios, foram implementados para o cálculo da vazão dos escoamentos bifásico, nas condições testadas. As vazões calculadas pelos modelos foram comparadas com as vazões medidas pelos rotâmetros antes da mistura de ar e água. Também foram realizados testes em um tubo reto de seção circular e os resultados foram comparados com modelos de predição da queda de pressão. Referente à instrumentação da bancada experimental...

‣ Medição de vazão de escoamentos bifásicos utilizando tubo de Venturi ou placa de orifício associados a um sensor de fração de vazio com campo elétrico girante

Oliveira, Jorge Luiz Goes
Fonte: Florianópolis, SC Publicador: Florianópolis, SC
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: 1 v.| il., tabs., grafs.
Português
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49.714556%
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica.; A medição em tempo real das vazões mássicas em escoamentos bifásicos líquido-gás, sem a separação das fases, é a solução mais adequada para a redução dos custos e dos desperdícios, aumento da produtividade e melhora da qualidade da produção da tradicional indústria do petróleo e gás natural, justificando a substituição dos custosos e tradicionais separadores de fases. Nesse contexto, é proposto um sistema de medição de vazão composto de um tubo de venturi ou placa de orifício associados a um sensor de fração de vazio média, por impedância elétrica. O sensor opera no modo resistivo e é alimentado por um campo elétrico girante em quatro pares de eletrodos. Os resultados obtidos são comparados com as vazões medidas por rotâmetros instalados antes da seção em que é feita a mistura de ar e água. Apesar de não ser o objetivo principal do trabalho, foi demonstrada a capacidade de se utilizar o sensor de fração de vazio para fazer a identificação dos regimes de escoamento bifásico. Os testes foram realizados em uma bancada experimental de escoamentos bifásicos adiabáticos ar-água a pressões máximas de 3 bar e títulos inferiores a 0...

‣ Análise de escoamentos bifásicos água-ar em micro-canais paralelos

Barreto, Eduardo Xavier
Fonte: Universidade Federal de Santa Catarina Publicador: Universidade Federal de Santa Catarina
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: 77 p.| il., tabs., grafs.
Português
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49.573506%
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2010; No presente trabalho são analisados escoamentos bifásicos ar-água, adiabático, na vertical ascendente em um único e sete micro-canais com diâmetros hidráulicos de 1,22 ± 4 µm. Para escoamentos monofásicos, são testados fluxos mássicos de 50 até 2000 kg/m2s para a água e de 20 até 130 kg/m2s para o ar. Para o escoamento bifásico, foram testados fluxos mássicos na faixa de 70 até 2500 kg/m2s com o título de gás variando entre 0 a 20%. Um sensor de impedância, operando no modo resistivo com freqüência de 15 kHz, permite a detecção dos padrões de escoamento bifásico e de um sinal equivalente à fração de vazio. Na análise da fração de vazio, os resultados mostram que os sinais elétricos normalizados variam satisfatoriamente com os diferentes títulos de gás testados. Paralelamente à análise dos sinais elétricos normalizados são confrontadas as correlações de Baroczy e Lockhart-Martinelli. Os valores para a queda de pressão, previstos pelas correlações de Friedel e Lockhart-Martinelli, concordam satisfatoriamente com os resultados experimentais. Para escoamentos bifásicos simultâneos no interior de sete micro-canais...

‣ Investigação experimental de escoamentos bifásicos com mudança de fase de uma mistura binária em um tubo de venturi

Bertoldi, Dalton
Fonte: Universidade Federal de Santa Catarina Publicador: Universidade Federal de Santa Catarina
Tipo: Tese de Doutorado Formato: 147 p.| il., grafs., tabs.
Português
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49.861387%
Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2014; Escoamentos bifásicos em singularidades (válvulas, orifícios ou tubos de Venturi) são encontrados em diversas aplicações de engenharia. Exemplos industriais de escoamentos bifásicos com a presença da cavitação (flashing) em dispositivos de expansão podem ser encontrados em usinas geotérmicas (bocais), sistemas emergenciais (válvulas de alívio), sistemas de refrigeração (válvulas, tubos curtos e tubos capilares) e dispositivos de medição de vazão (tubos de Venturi). Um aparato experimental foi projetado e construído a fim de estudar os escoamentos bifásicos de misturas binárias com mudança de fase por cavitação em um bocal convergente-divergente (tubo de Venturi). Discute-se a influência do fluxo mássico da mistura, da concentração mássica do componente volátil na fase líquida e do grau de sobrepressão (subsaturação) na entrada da seção de teste sobre as distribuições de pressão estática e temperatura ao longo da seção de teste. A utilização de uma seção de teste transparente permitiu a observação visual, tanto da mudança de fase líquido-vapor como do escoamento bifásico...

‣ Aplicações de métodos perturbativos para análise de sensibilidade em escoamentos bifásicos

Silveira Castrillo, Lázara; Roberto de Andrade Lima, Fernando (Orientador)
Fonte: Universidade Federal de Pernambuco Publicador: Universidade Federal de Pernambuco
Tipo: Outros
Português
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69.75299%
Escoamentos bifásicos são encontrados em processos industriais, naturais ou biológicos. Além de ser importante predizer o comportamento do escoamento através da solução das equações que descrevem o fenômeno físico, conhecer como os parâmetros do sistema influenciam no comportamento deste escoamento pode melhorar o conhecimento do mesmo. O conhecimento prévio dos parâmetros que mais influenciam no comportamento de sistemas físicos pode depender de uma boa análise de sensibilidade realizada a priori. O objetivo deste trabalho é simular numericamente transitórios de escoamentos bifásicos e realizar estudos de sensibilidade no modelo matemático usando o formalismo de perturbação diferencial. O modelo matemático considera o escoamento bifásico, unidimensional, incompressível e adiabático, mas sem mudança de fase. A transferência de quantidade de movimento na interface inclui os termos interfaciais de massa virtual, arraste, tensão turbulenta de Reynolds e de diferença de pressão interfacial. Para obter a solução do sistema de equações diferenciais é usado um esquema implícito de diferenças finitas. Os resultados das simulações mostram as distribuições temporal e espacial da fração de vazio...

‣ Sistema de medição capacitivo para determinação da fração de vazio em escoamentos bifásicos

Libert, Nikolas
Fonte: Curitiba Publicador: Curitiba
Tipo: Dissertação de Mestrado
Português
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49.819385%
Two-phase flows are not only present in environmental phenomena such as clouds, but are found widespread in industrial applications. Such flows may be described as the stream of two immiscible substances, called phases, in a pipe or vessel. Most usual type of flow is gas-liquid flow and it can be found in chemical, nuclear, power generation, petroleum, and space industry. The study and characterization of such flows are important both in the realization of projects as in the monitoring and control of the facilities in which they occur. An important parameter in flow characterization is the void fraction, which indicates the volumetric amount of gas in gas-liquid flows. The gaseous and liquid phases in a flow usually present different electric properties, such as conductivity and permittivity. If electrodes are arranged around a pipe, they may form a capacitor whose capacitance depend upon the flowing mixture properties and their spatial distribution. The main goal of this work is to develop a non-invasive capacitive probe for void fraction determination in two-phase flow. It describes the assembly of the electrodes, the development of hardware for capacitance measurement, and the development of software that provides access to the measurement data obtained by the hardware. The response of capacitive sensors depends not only on void fraction values...

‣ Um novo método ultrassônico para detecção da posição da interface em escoamentos bifásicos ar-água

Coutinho, Fábio Rizental
Fonte: Curitiba Publicador: Curitiba
Tipo: Tese de Doutorado
Português
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49.12183%
Ultrasonic measurement techniques for velocity estimation are currently widely used in flow study due to its non-intrusive nature. The difficulty on the application of this methodology to a two-phase air-water flow is in deciding from which phase the velocity data measured comes from. This problem involves the task of evaluating gas-liquid interface position. The algorithm known as Velocity Matched Spectrum (VMS) is a velocity estimator that stands out from other methods by returning a spectrum of velocities for each interrogated volume sample. In this work a method based on velocity spectrum curve shape is used to generate a spatial-temporal mapping, which, after spatial filtering, yields an accurate contour of the air-water interface. Therefore, a measurement system that implements VMS estimator was developed and validated through a rotating cylinder and a horizontal single-phase pipe turbulent flow experiments. Interface detection of free-rising bubbles in quiescent liquid presents some difficulties for interface detection due to abrupt changes in interface inclination. It is showed that the proposed technique yields a RMS error between 1.71 to 3.39 and a probability of detection failure or false detection between 0.89% to 11.9% in determining the spatial-temporal gas-liquid interface position in the flow of free rising bubbles in stagnant liquid. This result is valid for both free path and with transducer emitting through a metallic plate or a Plexiglas pipe.; IBP; FINEP; Técnicas de medição de velocidade baseadas em ultrassom vem sendo muito utilizadas atualmente para o estudo de escoamentos de fluidos devido ao seu caráter não intrusivo. Em escoamentos bifásicos ar-água...

‣ Técnicas para extração de parâmetros de escoamentos bifásicos em regime intermitente utilizando o sensor Wire-Mesh

Santos, Eduardo Nunes dos
Fonte: Curitiba Publicador: Curitiba
Tipo: Dissertação de Mestrado
Português
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49.413486%
Gas-liquid two-phase flows occur in different industrial activities, such as in oil production and exploration where gas and oil flow simultaneously in pipe. Two-phase flow determines in many situations the conditions of efficiency and safety of equipment and processes where they occur. Thus, extracting the flow characteristics and parameters from observations and experimental measurements is of great importance, allowing the study of phenomena and therefore leading to the optimization of the process involved. In particular, this work focused on the two-phase flow under intermittent flow regime which is commonly found in the industry and still needs investigation. A flow measurement technique known as wire-mesh sensor was applied with 8 x 8 electrodes configuration which produces images of the distribution of phases in the pipe cross section. Based on raw data from the sensor different visualization and data processing techniques were developed in order to extract features and parameters of intermittent flow. The techniques developed were based on methods of image processing such as segmentation and filtering. Experiments were performed in a horizontal experimental test facility with 9.2 m length of 26 mm inner diameter, whereby several operating conditions were generated and analyzed. The techniques developed have been validated through comparisons with high-speed camera and empirical mechanistic models available in the literature showing good agreement with reference values. The main contribution of this work is the development of a software for visualization and processing of wire-mesh sensor data...

‣ Sensor capacitivo para imageamento direto de escoamentos bifásicos

Wrasse, Aluísio do Nascimento
Fonte: Curitiba Publicador: Curitiba
Tipo: Dissertação de Mestrado
Português
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49.939673%
Two-phase flow is present in many industrial applications, among them in petroleum industry as gas-liquid flow in pipelines. The knowledge of the phase distribution in the pipe flow is important for the efficiency and safety of the plants. In the academia, the knowledge of this phase distribution allows the understanding of physical phenomena, as well as gives support for the development, refinement and validation of physical models. In this work, a novel capacitive array sensor has been developed and its use was investigated to image two-phase flow. The measuring principle is based on the difference between electrical permittivity of the phases. Therefore the sensor can be applied to electrically non-conductive substances such as oil and organic liquids. Several simulations based on Finite Element Method have been performed to improve the sensor geometry and predict its electrical behavior. The sensor consists of two copper rings being one emitter and one receiver ring. Receiver ring is divided into segments which are individually interrogated by the measuring electronics in a fast and multiplexed manner. In this way, images are directly generated from acquired signals of electrodes, in a way that visually represents the investigated geometry avoiding the use of some image reconstruction technique. The sensor is fabricated in a flexible printed-circuit board which is flush- mounted inside the pipe wall. A measuring electronics is responsible to detect the capacitance changes in the electrodes. The introduced sensor along with the associated electronics has been tested in static and dynamic two-phase flow...

‣ Modelagem matemática e simulação computacional de escoamentos bifásicos com a presença de surfactante insolúvel; Mathematical modeling and computational simulation of two-phase ows with insoluble surfactant

Miranda, Flavia Cavalcanti
Fonte: Universidade Federal de Uberlândia Publicador: Universidade Federal de Uberlândia
Tipo: Dissertação
Português
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49.76019%
Quando se trata de escoamentos bifásicos, torna-se inevitável falar de surfactantes. Surfactantes são agentes ativos de superfície que podem estar presentes em sistemas, tanto na forma de impurezas quanto na forma de substâncias químicas adicionadas propositalmente _a misturas para controlar efeitos físicos interfaciais. Os surfactantes são amplamente usados em numerosas aplica _c~oes de engenharia, como por exemplo, eles são usados na produção de emulsões, ou para manipular bolhas e gotas em microcanais, para estabilizar gotas suspensas em um meio imiscível, também usados no processo de purificação de _água, etc. As funções principais do surfactante são diminuir a tensão superficial e prevenir a coalescência. A presença destes agentes ativos pode afetar criticamente a dinâmica interfacial dos escoamentos bifásicos. Surfactantes aderidos _a interface resultam em uma diminuição não uniforme de tensão superficial, isso torna a força de capilaridade não linear a introduz a força de Marangoni. Utilizando o método Front-Tracking e malhas adaptativas refinadas localmente, o presente trabalho tem como objetivo estudar o efeito de surfactantes insolúveis em escoamentos interfaciais bidimensionais. O surfactante dito insolúvel _e aquele que se mantém na interface e não há uxo de massa de surfactante entre a interface e o ruido ambiente. Portanto...

‣ Modelagem matemática de escoamentos bifásicos usando o Meto- Do Espectral de Fourier; Mathematics modeling of two-phase ows using spectral method of Fourier

Villela, Mariana Fernandes dos Santos
Fonte: Universidade Federal de Uberlândia Publicador: Universidade Federal de Uberlândia
Tipo: Dissertação
Português
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69.861387%
A simulação numérica de escoamentos bifásicos requer alta acurácia para se obter maiores detalhes do escoamento. Além disso, busca-se baixo custo computacional, pois de modo geral, as metodologias necessitam de um elevado refinamento da malha ou possuem um grande estêncil de discretização, o que as torna onerosas. Portanto, o presente trabalho propõe a utilização do método pseudo-espectral de Fourier para resolver problemas de escoamentos multifásicos, o qual tem alta ordem de convergência numérica e um baixo custo computacional, devido ao algoritmo denominado FFT (Fast Fourier Transform). Além destas vantagens, este método, ao resolver as equações de Navier-Stokes, desacopla a pressão da velocidade, através do método da projeção, sem a necessidade de resolver a equação de Poisson. Para tratar escoamentos bifásicos com geometria móvel e deformável, utiliza-se o método pseudo-espectral de Fourier acoplado com o método híbrido Front-Tracking/Front- Capturing. Este método híbrido trabalha com dois domínios, sendo um euleriano, onde se resolvem as equações para o uido (equação de conservação de massa e as equações de Navier- Stokes) e o outro, móvel, lagrangiano, utilizado para as interfaces. Para este método...

‣ Modelagem matemática e simulação numérica de escoamentos bifásicos gás-sólido em colunas de leito fluidizado circulante; Mathematical modeling and numerical simulation of gas-solid two-phase flows in risers of circulating fluidized beds

Cabezas Gómez, Luben
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 24/03/2003 Português
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69.413486%
Foram desenvolvidos estudos de modelagem e simulação numérica de escoamentos bifásicos gás-sólido na coluna ascendente de leitos fluidizados circulantes utilizando um modelo Euleriano de duas fases separadas. O sistema de equações diferenciais parciais conservativas governantes foi obtido através de um procedimento tradicional. Ambas as fases foram assumidas como meio contínuo. Aplicou-se o procedimento de médias estatísticas de Euler, enfatizando a obtenção dos modelos hidrodinâmicos A e B desenvolvidos no IIT/ANL. Realizou-se análise comparativa de correlações para transferência de quantidade de movimento na interface. Discutiu-se a formulação de condições de contorno apropriadas. As equações diferenciais parciais médias foram discretizadas em volumes de controle Eulerianos. As equações de continuidade foram resolvidas implicitamente. As equações de quantidade de movimento foram resolvidas através de um procedimento explícito-implícito. Foram desenvolvidas simulações numéricas para uma coluna ascendente típica de leitos fluidizados circulantes. Desenvolveu-se análise paramétrica da influência de vários aspectos físicos e matemáticos sobre o escoamento. Avaliou-se resultados de simulação através de metodologia de identificação e caracterização de estruturas coerentes. Estudou-se o efeito da função de arrasto na interface sobre os processos dinâmicos que caracterizam estas estruturas coerentes. Foram realizados estudos numéricos de turbulência a partir de resultados de simulação direta. Várias conclusões e recomendações para futuros trabalhos foram propostas com base nas análises realizadas. Foram apresentadas algumas considerações gerais relativas a aspectos críticos na modelagem e simulação com modelo das duas fases separadas.; Studies were carried out on modeling and numerical simulation of gas-solid two-phase flows in the riser of circulating fluidized beds using an Eulerian two-fluids model. The system of conservative partial differential governing equations was derived through a traditional procedure. Both phases were assumed as a continuum. The Euler averaging procedure was applied emphasizing the derivation of the so called hydrodynamic models A and B developed at IIT/ANL. A comparative analysis was performed among correlations for momentum transfer at the interface. The formulation of suitable boundary conditions was discussed. The average partial differential conservative equations were discretized on Eulerian control volumes. The continuity equations were solved implicitly. The momentum equations were solved through an explicit-implicit procedure. Numerical simulation was performed for a typical circulating fluidized bed riser. A parametric analysis was carried out regarding the influence on the flow of various physical and mathematical aspects. Results of simulation were evaluated through a methodology of identification and characterization of coherent structures. The effect of the interface drag function on dynamic features of those coherent structures was addressed. Numerical studies on turbulence were performed from results of direct simulation. Several conclusions and recommendations for future work were put forward on the basis of the performed analyses. Some general considerations were presented regarding critical features of modeling and simulation through Eulerian two-fluids models.

‣ Análise numérica detalhada de escoamentos multifásicos bidimensionais; Detailed two-dimensional numerical analysis of multiphase flows

Villar, Millena Martins
Fonte: Universidade Federal de Uberlândia Publicador: Universidade Federal de Uberlândia
Tipo: Tese de Doutorado
Português
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49.46853%
A modelagem matemática de escoamentos multifásicos envolve a interação de geometrias móveis e deformáveis com o meio fluido que as envolve. Este tipo de interação faz parte de uma extensa lista de aplicações. Uma linha proposta para o tratamento num érico deste tipo de problema são os métodos híbridos Front-Tracking/Front-Capturing. Esta abordagem leva à separação do problema em dois domínios distintos (líquido/gás e líquido/líquido), um domínio fixo, euleriano, utilizado para discretizar as equações de ambas as fases, e outro móvel, lagrangiano, usado para as interfaces. Para o presente trabalho, na metologia utilizada, ambos os domínios são geometricamente independentes e não apresentam restrição quanto ao movimento e à deformação da fase dispersa. Seguindo esta linha, no presente trabalho propõe-se capturar detalhes deste de tipo escoamento, resolvendo adequadamente as escalas físicas do tempo e do espaço, utilizando malhas bloco estruturada refinadas localmente, as quais se adaptam dinamicamente para recobrir as regiões de interesse do escoamento (como, por exemplo, ao redor da interface fluido-fluido). Para se obter a resolução necessária no tempo, é usada uma discretização semi-implícita de segunda ordem para solucionar as equações de Navier-Stokes. A modelagem da turbulência é introduzida no presente trabalho via Simulação de Grandes Escalas. A eficiência e a robustez da metodologia implementada são verificadas via análise de convergência do método...

‣ Sensor capacitivo inteligente para monitoramento de escoamentos bifásicos

Santos, Greg José dos
Fonte: Curitiba Publicador: Curitiba
Tipo: Dissertação de Mestrado
Português
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Two-phase flow is frequently found in industrial activities, for instance in chemical reactors or during oil production and transport, where gas-liquid flow type is the most common. Such flow is characterized by the simultaneous passage of two immiscible fluids in a pipe. The fluids may assume various spatial distributions in a pipe, which are classified into flow regimes. In many cases, the type of flow determines the efficiency and safety of the processes or plants in which they occur. The objective of this work is to develop a smart sensor for real-time monitoring of two-phase flows. Here two important monitoring parameters were selected; the first is the gas void fraction and the second translational bubble velocities. To this aim, a capacitive probe was developed that exploits the difference in electrical permittivity of the phases. In addition, a previously developed electronics have been further developed to make it possible to measure two channels simultaneously and the firmware has been modified for performing the calculation of the two parameters directly in the embedded microcontroller. The response of the capacitive probe depends not only on the volume fraction of the phases, but it also depends on the way they are distributed inside the pipe. In order to account for this...