Implementação de um método de volumes finitos com sistema de coordenadas locais para a solução acoplada das equações de Navier-Stokes /

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico.Este trabalho concentra-se no estudo e na implementação computacional do método FIELDS (Raw (1985)), o qual foi criado para solução acoplada das equações de Navier-Stokes e conservação da massa. FIELDS é um método de control volume finite element que utiliza elementos quadrangulares e que a função de interpolação é baseada nas equações completas do movimento. O acoplamento pressão-velocidade é fortalecido através da não simplificação do divergente do campo de velocidades nas equações do movimento mesmo em escoamentos incompressíveis. São analisados neste trabalho a influência da permanência do divergente do vetor de velocidades nas equações do movimento, assim como o comportamento do método para diferentes formas do termo convectivo da função de interpolação. A metodologia é também aplicada para a solução de problemas em malhas não estruturadas, tirando vantagem da montagem elemento por elemento das equações

Simulaçao numérica e otimizaçao termodinâmica de risers de craqueamento catalítico em leito fluidizado para a máxima produçao de combustíveis

Orientador: José Viriato Coelho VargasCo-orientador: Oscar Felipe von MeienTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduaçao em Engenharia. Defesa: Curitiba, 2004Inclui bibliografiaÁrea de concentraçao: Energia e ciencias térmica

ANÁLISE DO CRESCIMENTO DE MICRORGANISMOS EM DRENAGEM ÁCIDA DE MINA COM AJUSTE DE PH

A mineração é uma atividade de grande impacto ambiental, capaz de provocar as mudanças mais sérias sobre o meio ambiente. A biorremediação é uma nova alternativa para o tratamento de áreas impactadas, através da ocorrência de microrganismos para degradar substâncias toxicas. Para que isto aconteça, devem existir as condições químicas necessárias para o crescimento dos microorganismos no meio impactado. O objetivo deste trabalho é avaliar o crescimento de microrganismos, realizando o ajuste de pH e com suplementação de 0,5% de Glicose. Palavras-Chave: Drenagem ácida de mina; biorremediação; bioprocesso; ajuste de pH

Estudo numérico do processo de infusão de resina líquida (LRI) utilizando malha de fluxo

The present work is dedicated to numerically study problems involving the Liquid Resin Infusion (LRI) process in thick composites. This technique uses fibers to obtain polymeric composites that can be applied in various lines of the industry and engineering. In this way, there is a great interest in improving this process to obtain a final product with physical and mechanical properties that meet the requirements of the current market. This study aims to analyze the flow of the resin inside the mold and to optimize the geometry, from the length of the flux mesh and the relationship between the permeabilities Kxx/Kzz. The flow mesh is a high permeability fabric and is employed during the LRI molding process to facilitate infiltration of the resin through the fibrous area. Numerical simulations were performed in OpenFOAM free software and the creation of the geometry and the mesh in the GMSH. The finite volume formulation of OpenFOAM was used for the discretization of the transport equations describing the resin flow inside the mold and the treatment of the interface between the two fluids (resin-air) is solved by the Volume of Fluid (VOF) method. In this paper, results for a Kxx/Kzz ratio and different flow mesh lengths were presented. By the presented results, one can find a way to generalize the study, and thus, to obtain the ideal size of the flow mesh for any length of mold.O presente trabalho é dedicado a estudar numericamente problemas envolvendo o processo de Infusão de Resina Líquida (LRI) em compósitos espessos. Esta técnica se utiliza de fibras para obtenção de compósitos poliméricos que podem ser aplicados em diversos ramos das indústrias e da engenharia. Nesse sentido, há um grande interesse em aprimorar este processo para obter um produto final com propriedades físicas e mecânicas que atendam às exigências do mercado atual. Esse estudo tem por objetivo analisar o escoamento da resina dentro do molde e otimizar a geometria, a partir do comprimento da malha de fluxo e a relação entre as permeabilidades Kxx/Kzz. A malha de fluxo é um tecido de alta permeabilidade e é empregada durante o processo de moldagem por LRI para facilitar a infiltração da resina através do meio fibroso. As simulações numéricas foram realizadas no software livre OpenFOAM e a criação da geometria e da malha no GMSH. A formulação de volumes finitos do OpenFOAM foi utilizada para a discretização das equações de transporte que descrevem o escoamento de resina dentro do molde e o tratamento da interface entre os dois fluidos (resina-ar) é resolvido pelo Método Volume of Fluid (VOF). Neste artigo, apresentou-se resultados para uma relação de Kxx/Kzz e diferentes comprimentos de malha de fluxo. Por meio dos resultados apresentados, pode-se encontrar uma maneira de generalizar o estudo, e assim, obter o tamanho ideal da malha de fluxo para qualquer comprimento de molde

ANÁLISE NUMÉRICA DE UM DISPOSITIVO DE GALGAMENTO ONSHORE COMPARANDO A INFLUÊNCIA DE UMA ONDA MONOCROMÁTICA E DE UM ESPECTRO DE ONDAS

No presente estudo é realizada uma análise numérica sobre um dispositivo conversor de energia das ondas do mar em energia elétrica do tipo galgamento.  O objetivo é realizar uma comparação entre uma onda monocromática e um espectro de ondas (com período significativo da onda (TS) de 7,5 s e altura significativa da onda (HS) de 1,5 m) sobre a potência disponível (Pd) em um caso específico de um dispositivo de galgamento encontrado na literatura. É empregado o Design Construtal para a análise geométrica. O caso estudado apresenta as características: da razão entre altura e comprimento da rampa (H1/L1) igual a 0,33, relação entre as áreas da rampa e do tanque de ondas (ϕ = Ar/AT) igual 0,012 e submersão (S) do dispositivo igual a 3,5 m. Para a solução numérica é empregado um código de dinâmica dos fluidos computacional, baseado no Método de Volumes Finitos (MVF). O modelo multifásico Volume of Fluid (VOF) é aplicado no tratamento da interação água-ar. Os resultados mostram que a potência disponível obtida com o emprego do espectro de ondas foi menor em comparação com uma onda monocromática, resultado esperado visto as características mais próximas do real (ou seja, altura e período de ondas variáveis) quando é utilizado um espectro de ondas.Palavras-chave - Espectro de onda, Energia das Ondas, Dispositivo de Galgamento

AVALIAÇÃO GEOMÉTRICA DA CÂMARA DE UM DISPOSITIVO DE CONVERSÃO DE ENERGIA DAS ONDAS DO TIPO OWC PARA DIFERENTES COMPRIMENTOS DA BORDA FRONTAL

Este trabalho apresenta uma avaliação do desempenho de um dispositivo onshore de conversão de energia das ondas dos oceanos do tipo Coluna de Água Oscilante (Oscillating Water Column - OWC) em energia elétrica. O dispositivo é submetido à atuação de uma onda que é propagada ao longo de um canal com a presença do dispositivo OWC no final deste canal. As simulações numéricas consistiram na solução das equações de conservação de massa e quantidade de movimento para a mistura ar-água e uma equação de transporte para a fração volumétrica através do método de volumes finitos (MVF). A metodologia Constructal em associação com a busca exaustiva é aplicada a fim de determinarem-se as dimensões ótimas da razão entre a altura e comprimento da câmara hidropneumática do equipamento. Para tal, impõe-se uma restrição geométrica que fixa o valor da área da câmara em um valor constante. O objetivo do trabalho é avaliar a geometria que maximiza a potência do dispositivo para uma condição específica de onda, avaliar a influência do efeito entre altura e comprimento do dispositivo (H1/L1) sobre a potência disponível para dois diferentes valores de comprimento de borda frontal H3= 2,5 m e 5,0 m e verificar a existência ou não de uma geometria ótima universal. Verificou-se que a geometria ótima, a qual forneceu maior valor de potência hidropneumática, foi a geometria para o qual a razão H1/L1 = 0,4 e o comprimento H3 = 2,5 m. A condição de geometria ótima foi obtida para uma razão intermediária de H1/L1.Palavras-chave: Coluna de Água Oscilante, Avaliação Geométrica, Constructal Design

APPLICATION OF THE COMPUTATIONAL MODELING IN THE RESIN TRANSFER MOLDING (RTM) PROCESS: A CASE STUDY OF A MARINE PROPELLER

Abstract. This work presents one example of how the computational modeling can help in the Resi

ESTUDO DOS PROCEDIMENTOS NUMÉRICOS PARA SIMULAÇÃO DE UM DISPOSITIVO DE GALGAMENTO

O dispositivo de galgamento é um conversor de energia das ondas em energia elétrica. Seu princípio de funcionamento consiste no galgamento de ondas do mar através de uma rampa, a água então é acumulada no reservatório do dispositivo escoando por uma turbina de baixa queda ligada a um gerador, convertendo a energia potencial da água em energia elétrica. O presente trabalho aborda a simulação numérica de um dispositivo de galgamento de ondas, anteriormente estudado na literatura. O principal objetivo foi avaliar a influência do emprego de diferentes parâmetros e métodos numéricos disponíveis no software FLUENT sobre o comportamento transiente do galgamento. Para todos os casos testados foram empregados os seguintes parâmetros e/ou métodos: discretização da pressão foi utilizado o método PRESTO, acoplamento pressão-velocidade foram utilizados os métodos PISO e SIMPLEC, reconstrução geométrica, Geo-Reconstruct e Modified HRIC, e por fim, os esquemas advectivos Upwind de primeira ordem, Upwind de segunda ordem, Upwind de terceira ordem e Power Law foram empregados. Os resultados mostraram que o comportamento da altura de superfície livre da onda em função do tempo foi o mesmo para os diferentes esquemas de advecção, acoplamento pressão-velocidade e reconstrução geométrica. Com relação ao galgamento foi observado que os esquemas Upwind de primeira ordem e Power Law podem ser empregados para a determinação da massa total de água que entra no reservatório. Entretanto, em comparação com esquemas de ordem superior (segunda e terceira ordens), o esquema Upwind apresentou um comportamento com maior amortecimento nos picos de vazão mássica instantânea. Palavras-chave - Dispositivo de galgamento, simulação numérica, esquemas de advecção