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The hydrodynamic study of the swimming gliding: a two-dimensional computational fluid dynamics (CFD) analysis

Marinho, D.A.; Barbosa, Tiago M.; Rouboa, A.I.; Silva, A.J.
Fonte: Acad Physical Education-Katowice Publicador: Acad Physical Education-Katowice
Tipo: Artigo de Revista Científica
ENG
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Nowadays the underwater gliding after the starts and the turns plays a major role in the overall swimming performance. Hence, minimizing hydrodynamic drag during the underwater phases should be a main aim during swimming. Indeed, there are several postures that swimmers can assume during the underwater gliding, although experimental results were not conclusive concerning the best body position to accomplish this aim. Therefore, the purpose of this study was to analyse the effect in hydrodynamic drag forces of using different body positions during gliding through computational fluid dynamics (CFD) methodology. For this purpose, two-dimensional models of the human body in steady flow conditions were studied. Two-dimensional virtual models had been created: (i) a prone position with the arms extended at the front of the body; (ii) a prone position with the arms placed alongside the trunk; (iii) a lateral position with the arms extended at the front and; (iv) a dorsal position with the arms extended at the front. The drag forces were computed between speeds of 1.6 m/s and 2 m/s in a two-dimensional Fluent® analysis. The positions with the arms extended at the front presented lower drag values than the position with the arms aside the trunk. The lateral position was the one in which the drag was lower and seems to be the one that should be adopted during the gliding after starts and turns.

Estudo do escoamento de gás no interior de ciclones através da técnica de fluidodinâmica computacional.; Study of the gas flow inside cyclones using computational fluid dynamics.

Cruz, Fabiana Sanches
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 31/01/2013 PT
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109.89884%
Neste trabalho, buscou-se investigar a aplicação de uma modelagem RANS, com a utilização do modelo de turbulência das Tensões de Reynolds (RSTM), na modelagem do escoamento de gás no interior de ciclones, especialmente na simulação do movimento periódico do vórtice, conhecido como Precessing Vortex Core (PVC), com apoio da Fluidodinâmica Computacional. Utilizou-se o pacote de CFD de código aberto OpenFOAM, e as simulações foram realizadas em regime transiente. Dois modelos RSTM foram testados, o modelo LRR com os valores padrões para as constantes e uma modificação das constantes do termo de redistribuição. Compararam-se os resultados obtidos com dados da literatura e verificou-se que ambos os modelos representaram o campo médio de velocidade. No entanto, somente o modelo LRR conseguiu reproduzir o campo de flutuações de velocidade. Detectou-se o movimento de precessão do vórtice, que pode ser visualizado através de imagens sequenciais do escoamento, e uma frequência característica do movimento pode ser calculada através do Espectro de potência.; The flow field of a gas cyclone was simulated with a RANS model using Computational Fluid Dynamics (CFD) and the Precession of the Vortex Core (PVC) was investigated. The CFD simulations were carried out using the open source code OpenFOAM and the simulations were performed in a transient regime. Two Reynolds Stress Turbulence Models (RSTM) were investigated - the LRR model with standard constants and another with modified constants in the pressure-strain term. The results obtained by the models were compared with values of mean velocity taken from the literature and predictions were satisfactory. However...

Emprego da dinâmica dos fluidos computacional na análise do potencial eólico de uma microrregião em Laguna; Use of computational fluid dynamics analysis of wind power potential of a micrositing in Laguna

Küchle, Jefferson
Fonte: Universidade Federal do Rio Grande do Sul Publicador: Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso Formato: application/pdf
POR
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Através da Dinâmica dos Fluidos Computacional (CFD) verifica-se o comportamento dos ventos na localidade de Laguna, Santa Catarina, sob a influência da topografia acidentada do terreno e efeitos de mudança de rugosidade. Estudos analíticos realizados por Dalmaz (2007), e dados de vento medidos indicam alto potencial eólico na microrregião em estudo e interesse. Desenvolve-se no trabalho a detalhada modelagem da região, e a definição do domínio e condições de contorno aplicadas. Na revisão bibliográfica encontram-se todas as suposições de engenharia adotadas embasadas em trabalhos pertinentes. Após as simulações, em posse dos perfis numéricos de velocidade do vento, objetiva-se comparar os resultados obtidos ao dado medido “in loco” e assim analisar os resultados em toda a microrregião de uma forma geral. A potência das turbinas eólicas está relacionada ao cubo da velocidade do vento. A análise do campo de velocidades traz informações valiosas à conversão de energia eólica na microrregião de Laguna.; Analyses by Computational Fluid Dynamics (CFD) the field of winds in the town of Laguna, Santa Catarina, and the influence of topography and the effects of terrain roughness. Analytical studies performed by Dalmaz (2007)...

Otimização do impelidor KPC utilizando fluidodinâmica computacional (CFD); Optimization of KPC impeller using computational fluid dynamics (CFD)

Ana Letícia Monteiro Olino
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 09/12/2010 PT
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130.31399%
Um impelidor ideal para suspensões deve prover a suspensão completa ou homogeneização utilizando o mínimo de energia. O fluxo em um tanque agitado depende da geometria do impelidor, do diâmetro e da localização deste, do diâmetro e do fundo do tanque e da geometria de internos. A Fluidodinâmica Computacional (CFD) é uma ferramenta poderosa para predizer fluxos tridimensionais e distribuição de concentração de sólidos produzidos por impelidores de qualquer configuração geométrica. Este estudo pretende aumentar a capacidade de bombeamento de um impelidor de bombeamento axial, chamado KPC, enquanto mantém o baixo consumo de potência. Para avaliar a capacidade de bombeamento do KPC, diferentes ângulos entre a raiz e a ponta das pás foram estudados. O ângulo da raiz foi mantido em 45º, enquanto o ângulo da ponta da pá foi modificado, resultando em diferentes pás. As simulações em CFD foram feitas com água e com água e areia. O modelo de turbulência utilizado foi o Shear Stress Transport (SST) e foi utilizada a técnica de simulação Sliding Grid. O modelo escolhido para as simulações foi validado experimentalmente. O descolamento da camada limite na ponta das pás dos impelidores foi visualizado, e o objetivo principal do trabalho...

Análise da influência de impelidores laterais no tempo de mistura em tanques de estocagem de diesel com o uso da fluidodinâmica computacional; Analysis of the influence of side-entry mixers on the mixing time in diesel storage vessels using computational fluid dynamics

Fredy Antonio Cabrales Navarro
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 23/11/2011 PT
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120.21713%
O processo de homogeneização de hidrocarbonetos em tanques de estocagem de grande escala equipados com impelidores de entrada lateral desempenha um papel importante na operação de uma refinaria, visto que a qualidade do produto final depende do desempenho deste processo. A Fluidodinâmica Computacional (CFD) é a técnica mais viável para avaliar e otimizar este processo, no qual o trabalho experimental é tecnicamente complicado e custoso. Neste trabalho, a técnica CFD é empregada para simular um tanque de estocagem de diesel a escala industrial com o uso do pacote comercial ANSYS CFX 13.0. A abordagem com múltiplos sistemas de referência (MFR) é empregada para modelar a movimentação do impelidor. Os efeitos turbulentos foram incorporados mediante o modelo de turbulência Shear Stress Transport (SST). Vários arranjos impelidor(es)/tanque obtidos variando o ângulo de deslocamento horizontal em relação à linha central do tanque são usados para avaliar a influência do número de impelidores e o seu posicionamento no desempenho do processo. Perfis hidrodinâmicos, consumos de potência, tempos de homogeneização e outros parâmetros relevantes para processos de mistura são utilizados para comparar os resultados. Baseando-se nos resultados das simulações...

Estudo do tempo de mistura em tanques de diesel com o uso da fluidodinâmica computacional; Study of the mixing time in diesel storage vessels with the use of computational fluid dynamics

Helver Crispiniano Alvarez Castro
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 13/10/2011 PT
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120.20928%
Este Trabalho tem por objetivo desenvolver um modelo de simulação dinâmica para um tanque de mistura de diesel de larga escala localizado na refinaria da Petrobras em Paulínia. O tanque é utilizado na área de produtos acabados médios da Petrobras. Neste sentido, o objetivo principal deste projeto inclui estimar o perfil de velocidade, tempo de mistura e a potência que o agitador requer para sua homogeneização, visando otimizar a operação destes tanques na Petrobras. O referido tanque de armazenamento e mistura de óleo diesel possui uma capacidade nominal de 24000 m3, o fluido possui densidade de 0,86 kg/ m3; O projeto do tanque esta baseado na norma API 650. Para a simulação utilizam-se técnicas baseadas em fluidodinâmica computacional (CFD). O método utilizado é o dos volumes finitos. Para atingir o objetivo proposto, utiliza-se o software comercial CFX versão 12.1. O software resolve numericamente as equações discretas de conservação de massa, momento e um modelo de turbulência associado ao modelo. O SST ( Shear Stress Transport Model ) é usado para se estimar a turbulência. A região do fluido é dividida em um grande número de volumes de controle, sendo construído um modelo de tanque equipado com uma entrada lateral de um misturador tipo naval . O modelo do impelidor foi fornecido pela PETROBRAS.; The aim of this work is the development of a computational model for large storage diesel mixing vessels. The tank studied is located at REPLAN (Refinery of Paulínia). This vessel is used for products with intermediate viscosity. It is intended to estimate velocity profiles...

Simulação de coluna de bolhas em leito de lama por técnicas da fluidodinâmica computacional; Computational fluid dynamics simulation of slurry bubble columns

Erick Djin Mori
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 20/09/2012 PT
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110.04574%
Escoamentos gás-líquido-sólido em colunas de bolhas ainda são pouco compreendidos pela comunidade científica. Conhecer melhor a hidrodinâmica em uma coluna de bolhas é condição primordial para o sucesso em seu dimensionamento. Se a natureza do escoamento multifásico por si só é complexa, a tarefa de estudá-lo se torna ainda mais desafiadora, tendo em vista que são poucos os trabalhos consistentes publicados na literatura que abordam a temática. No presente estudo, utiliza-se a técnica da fluidodinâmica computacional (CFD), para conduzir simulações tridimensionais e transientes, a fim de se descrever a hidrodinâmica de um sistema gás-líquido-sólido em uma coluna de bolhas com quantidade intermediária de sólidos. O problema é tratado por meio de uma abordagem Euleriana e a interação interfásica é descrita exclusivamente pelo arraste entre as fases gás-líquido e sólido-líquido. Os resultados numéricos obtidos são confrontados com resultados experimentais da literatura e comprovam a capacidade da ferramenta computacional em descrever o sistema em questão. A análise dos modelos de arraste para a interação sólido-líquido mostrou a relevância da escolha da lei de arraste para descrever corretamente a circulação de sólidos no leito. Para a interação gás-líquido sob as condições analisadas...

Estudo da fluidodinâmica em um Erlenmeyer com uso de CFD; Study of the fluid dynamics in an Erlermeyer flask whit CFD

Urbano Montañez Villamizar
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 16/07/2013 PT
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100.5014%
Os Erlenmeyers agitados têm sido utilizados como uma ferramenta em pesquisa na área biotecnológica e laboratórios industriais, especialmente em estágios iniciais, onde graças a sua praticidade, muitos experimentos podem ser realizados simultaneamente com um baixo custo e virtualmente sem supervisão. No entanto, esses dispositivos só fornecem informação limitada dos processos fenomenológicos que acontecem dentro do Erlenmeyer, tais como a velocidade rotacional, que dá uma ideia dos requerimentos de mistura, etc. Esta limitação pode dificultar a transição de um novo processo da bancada experimental para a escala piloto ou industrial. Alguns estudos de pesquisa têm sido realizados para determinar importantes variáveis de processo, tais como consumo de potência volumétrico, capacidade de transferência de oxigênio, estresse hidrodinâmico, etc. A fluidodinâmica computacional (CFD) tem ganhado importância recentemente no estudo dos fenômenos de transporte, graças aos avanços no desenvolvimento de software especializado, e poder computacional. O objetivo desse trabalho é simular o processo de agitação desenvolvido em um Erlenmeyer agitado em máquinas orbitais, utilizando o pacote computacional CFX versão 14. Os resultados CFD são comparados com os dados experimentais disponíveis para validar o modelo com o objetivo de estudar a fluidodinâmica desenvolvida nestes dispositivos.; Erlenmeyers have been used as a tool in many biotechnology research and industrial laboratories...

Gas jet modeling using large eddy simulation in a low momentum cfd code = : Modelagem de um jato de gás usando simulações das grandes escalas em um código cfd de baixo momento; Modelagem de um jato de gás usando simulações das grandes escalas em um código cfd de baixo momento

Elmo de Sena Ferreira Júnior
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 19/02/2015 PT
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A simulação numérica é de grande importância em diversas áreas da engenharia, tais como otimização e manutenção de processo químico, bem como na indústria do petróleo e segurança do processo. O Fire Dynamics Simulator (FDS) é um código de Fluidodinâmica Computacional com base na simulação das grandes escalas. Este foi desenvolvido pelo Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST). O código FDS foi originalmente projetado para modelar baixo fluxo de velocidade comumente encontrados em cenários de incêndio. Assim, o FDS não é adequado para simulação de casos onde o número de Mach é elevado. Para superar esta limitação, este trabalho propõe um novo modelo dedicado às características próximas da saída do jato a fim de permitir o FDS simular cenários de jatos e dispersão de gás. A abordagem também reduz significativamente o tempo da simulação computacional. A ferramenta proposta é uma alternativa livre e confiável para a modelagem de dispersão de gás. Os resultados são amplamente discutidas e um estudo de caso de uma plataforma é apresentado. A comparação com os resultados experimentais, bem como um pacote CFD comercial mostram boa concordância.; The numerical simulation is of great importance in various areas of engineering such as optimization and maintenance of chemical process...

GPU implementation of a fluid dynamics interactive simulator based on the Lattice Boltzmann method = : Implementação em GPU de um simulador interativo de fluidodinâmica com o método das Redes de Boltzmann; Implementação em GPU de um simulador interativo de fluidodinâmica com o método das Redes de Boltzmann

Fabíola Martins Campos de Oliveira
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 20/02/2015 PT
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100.09317%
Recentes avanços na tecnologia de processadores multinúcleos e vários-núcleos popularizaram a computação paralela, acelerando a execução de programas e possibilitando a simulação de domínios maiores. Dentre os problemas complexos que requerem alta velocidade de processamento, os problemas de fluidodinâmica computacional se destacam, já que suas simulações tendem a ter um alto custo computacional e exigem grandes domínios de simulação. O método baseado nas Redes de Boltzmann é um método de fluidodinâmica computacional apropriado para o uso de paralelismo que vem ganhando destaque na comunidade científica. Embora haja trabalhos que explorem o paralelismo em GPU nesse método, um simulador eficiente na execução e visualização interativa ainda não foi explorado adequadamente. Assim, a proposta deste trabalho é implementar em GPU um simulador interativo de fluidodinâmica com o método das Redes de Boltzmann. Inicialmente, o simulador foi desenvolvido em linguagem C e foi paralelizado em CPU usando MPI. Em seguida, foi paralelizado em GPU usando CUDA e convertido para linguagem orientada a objetos em C++. Depois, a visualização interativa foi acrescentada utilizando técnicas como interoperabilidade entre CUDA e OpenGL...

Using Computational Fluid-Dynamics (CFD) for the evaluation of beer pasteurization: effect of orientation of cans

Augusto,Pedro Esteves Duarte; Pinheiro,Talita Ferramola; Cristianini,Marcelo
Fonte: Sociedade Brasileira de Ciência e Tecnologia de Alimentos Publicador: Sociedade Brasileira de Ciência e Tecnologia de Alimentos
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: text/html
Publicado em 01/12/2010 EN
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130.04574%
In-package pasteurization is the most used method for beer microbiological stabilization. The search for safer and better quality food has created a need to better understand the processes involved in producing it. However, little is known about the temperature and velocity profiles during the thermal processes of liquid foods in commercial packaging, which results in over-dimensioned processes to guarantee safety, decreasing the sensorial and nutritional characteristics of the product and increasing process costs. Simulations using Computational Fluid-Dynamics (CFD) have been used by various authors to evaluate those processes. The objective of the present paper was to evaluate the effect of packaging orientation in the pasteurization of beer in a commercial aluminum can using CFD. A heating process was simulated at 60 ºC up to 15 PUs (a conventional beer process, in which 1 Pasteurization Unit (PU) is equivalent to 1minute at 60 ºC). The temperature profile and convection current velocity along the process and the variation of the PUs were evaluated in relation to time considering the cans in the conventional, inverted, and horizontal positions. The temperature and velocity profiles were similar to those presented in the literature. The package position did not result in process improvement.

Computational fluid dynamics evaluation of liquid food thermal process in a brick shaped package

Augusto,Pedro Esteves Duarte; Cristianini,Marcelo
Fonte: Sociedade Brasileira de Ciência e Tecnologia de Alimentos Publicador: Sociedade Brasileira de Ciência e Tecnologia de Alimentos
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: text/html
Publicado em 01/03/2012 EN
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119.89884%
Food processes must ensure safety and high-quality products for a growing demand consumer creating the need for better knowledge of its unit operations. The Computational Fluid Dynamics (CFD) has been widely used for better understanding the food thermal processes, and it is one of the safest and most frequently used methods for food preservation. However, there is no single study in the literature describing thermal process of liquid foods in a brick shaped package. The present study evaluated such process and the influence of its orientation on the process lethality. It demonstrated the potential of using CFD to evaluate thermal processes of liquid foods and the importance of rheological characterization and convection in thermal processing of liquid foods. It also showed that packaging orientation does not result in different sterilization values during thermal process of the evaluated fluids in the brick shaped package.

Impacts of Fluid Dynamics Simulation in Study of Nasal Airflow Physiology and Pathophysiology in Realistic Human Three-Dimensional Nose Models

Lee, Heow Peuh; Wang, De Yun; Gordon, Bruce R.
Fonte: Korean Society of Otorhinolaryngology-Head and Neck Surgery Publicador: Korean Society of Otorhinolaryngology-Head and Neck Surgery
Tipo: Artigo de Revista Científica
EN_US
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100.07879%
During the past decades, numerous computational fluid dynamics (CFD) studies, constructed from CT or MRI images, have simulated human nasal models. As compared to rhinomanometry and acoustic rhinometry, which provide quantitative information only of nasal airflow, resistance, and cross sectional areas, CFD enables additional measurements of airflow passing through the nasal cavity that help visualize the physiologic impact of alterations in intranasal structures. Therefore, it becomes possible to quantitatively measure, and visually appreciate, the airflow pattern (laminar or turbulent), velocity, pressure, wall shear stress, particle deposition, and temperature changes at different flow rates, in different parts of the nasal cavity. The effects of both existing anatomical factors, as well as post-operative changes, can be assessed. With recent improvements in CFD technology and computing power, there is a promising future for CFD to become a useful tool in planning, predicting, and evaluating outcomes of nasal surgery. This review discusses the possibilities and potential impacts, as well as technical limitations, of using CFD simulation to better understand nasal airflow physiology.

Reduced-order, trajectory piecewise-linear models for nonlinear computational fluid dynamics

Gratton, David; Willcox, Karen E.
Fonte: MIT - Massachusetts Institute of Technology Publicador: MIT - Massachusetts Institute of Technology
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: 287560 bytes; application/pdf
EN_US
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109.66013%
A trajectory piecewise-linear (TPWL) approach is developed for a computational fluid dynamics (CFD) model of the two-dimensional Euler equations. The approach uses a weighted combination of linearized models to represent the nonlinear CFD system. The proper orthogonal decomposition (POD) is then used to create a reduced-space basis, onto which the TPWL model is projected. This projection yields an efficient reduced-order model of the nonlinear system, which does not require the evaluation of any full-order system residuals. The method is applied to the case of flow through an actively controlled supersonic diffuser. With an appropriate choice of linearization points and POD basis vectors, the method is found to yield accurate results, including cases with significant shock motion.; Singapore-MIT Alliance (SMA)

Application of computational fluid dynamics (CFD) in teaching internal combustion engines

Tian, Z.F.; Abraham, J.
Fonte: Manchester University Press Publicador: Manchester University Press
Tipo: Artigo de Revista Científica
Publicado em //2014 EN
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130.04574%
This paper reports the development of a computational fluid dynamics (CFD) model of a spark ignition (SI) engine and the application of the engine model into an undergraduate internal combustion (IC) course. This two-dimensional (2D) four-stroke SI engine model simulates the combustion of the fuel, heptane, in the engine cylinder based on realistic boundary conditions. The development of the model helps engineering students better understand the combined effects of chemical reactions, species transport, flow patterns and temperature distributions in the SI engine. This model has been applied in a practical session in an undergraduate engineering course since 2012. To the best knowledge of the authors, this is the first time that CFD engine models are used as a hands-on tool in IC engine courses. Feedback from students is quite positive.; Zhao Feng Tian, John Abraham

Simulation of main plasma parameters of a cylindrical asymmetric capacitively coupled plasma micro-thruster using computational fluid dynamics

Greig, Amelia; Charles, Christine; Boswell, Roderick W.
Fonte: Frontiers Research Foundation Publicador: Frontiers Research Foundation
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: 9 pages
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109.66013%
Computational fluid dynamics (CFD) simulations of a radio-frequency (13.56 MHz) electrothermal capacitively coupled plasma (CCP) micro-thruster have been performed using the commercial CFD-ACE+ package. Standard operating conditions of a 10W, 1.5 Torr argon discharge were used to compare with previously obtained experimental results for validation. Results show that the driving force behind plasma production within the thruster is ion-induced secondary electrons ejected from the surface of the discharge tube, accelerated through the sheath to electron temperatures up to 33.5 eV. The secondary electron coefficient was varied to determine the effect on the discharge, with results showing that full breakdown of the discharge did not occur for coefficients less than or equal to 0.01.

A computational fluid dynamic study on the filtering mechanics in suspension feeding marine invertebrates

Vo, Maureen
Fonte: Université de Montréal Publicador: Université de Montréal
Tipo: Thèse ou Mémoire numérique / Electronic Thesis or Dissertation
EN
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Les suspensivores ont la tâche importante de séparer les particules de l'eau. Bien qu'une grande gamme de morphologies existe pour les structures d'alimentation, elles sont pratiquement toutes constituées de rangées de cylindres qui interagissent avec leur environnement fluide. Le mécanisme de capture des particules utilisé dépend des contraintes morphologiques, des besoins énergétiques et des conditions d'écoulement. Comme nos objectifs étaient de comprendre ces relations, nous avons eu recours à des études de comparaison pour interpréter les tendances en nature et pour comprendre les conditions qui provoquent de nouveaux fonctionnements. Nous avons utilisé la dynamique des fluides numérique (computational fluid dynamics, CFD) pour créer des expériences contrôlées et pour simplifier les analyses. Notre première étude démontre que les coûts énergétiques associés au pompage dans les espaces petits sont élevés. De plus, le CFD suggère que les fentes branchiales des ptérobranches sont des structures rudimentaires, d'un ancêtre plus grande. Ce dernier point confirme l'hypothèse qu'un ver se nourrit par filtration tel que l'ancêtre des deuterostomes. Notre deuxième étude détermine la gamme du nombre de Reynolds number critique où la performance d'un filtre de balane change. Quand le Re est très bas...

Desenvolvimento e otimização de misturador estatico com o uso da fluidinamica computacional (C.F.D.); Development and optimization of a statistic mixer with the use of computational fluid dynamics (C.F.D.)

Celso Fernandes Joaquim Junior
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 29/05/2008 PT
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Nos processos convencionais de agitação e mistura um acionamento, através de um eixo-árvore, rotaciona um ou mais impelidores no interior de um fluido, normalmente contido em um vaso de processo. Os processos de mistura que usam dispositivos estáticos no interior de dutos de escoamento são uma opção aos processos convencionais, tendo crescente aplicação e interesse, visto utilizar-se de parte da energia cedida para o bombeamento dos fluidos, permitindo a mistura em um processo contínuo, minimizando o uso de equipamentos e instalações industriais. Contudo, sua aplicação ainda é restrita a alguns processos específicos por questões tecnológicas e, principalmente, pelo pouco conhecimento de técnicos e engenheiros dos fenômenos físicos que regem sua aplicabilidade. A inexistência de tecnologia e conhecimento nacional nesta área impõe a dependência frente a empresas estrangeiras, encarecendo e dificultando sua aplicação. Na última década, técnicas computacionais tem sido utilizadas para o projeto e otimização desses dispositivos, conhecidos como misturadores estáticos, com destaque para a fluidodinâmica computacional – CFD (Computational Fluid Dynamics). Este trabalho tem como objetivo, através da aplicação de técnicas de CFD...

Design and transient computational fluid dynamics study of a continuous axial flow ventricular assist device

Song, Xinwei; Untaroiu, Alexandrina; Wood, Houston; Allaire, Paul; Throckmorton, Amy; Day, Steven; Olsen, Donald
Fonte: ASAIO Journal Publicador: ASAIO Journal
Tipo: Artigo de Revista Científica
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110.04574%
A ventricular assist device (VAD), which is a miniaturized axial flow pump from the point of view of mechanism, has been designed and studied in this report. It consists of an inducer, an impeller, and a diffuser. The main design objective of this VAD is to produce an axial pump with a streamlined, idealized, and nonobstructing blood flow path. The magnetic bearings are adapted so that the impeller is completely magnetically levitated. The VAD operates under transient conditions because of the spinning movement of the impeller and the pulsatile inlet flow rate. The design method, procedure, and iterations are presented. The VAD’s performance under transient conditions is investigated by means of computational fluid dynamics (CFD). Two reference frames, rotational and stationary, are implemented in the CFD simulations. The inlet and outlet surfaces of the impeller, which are connected to the inducer and diffuser respectively, are allowed to rotate and slide during the calculation to simulate the realistic spinning motion of the impeller. The flow head curves are determined, and the variation of pressure distribution during a cardiac cycle (including systole and diastole) is given. The axial oscillation of impeller is also estimated for the magnetic bearing design. The transient CFD simulation...

Studies of turbulence models in a computational fluid dynamics model of a blood pump

Song, Xinwei; Wood, Houston; Day, Steven; Olsen, Don
Fonte: Artificial organs Publicador: Artificial organs
Tipo: Abstract
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Computational fluid dynamics (CFD) is used widely in design of rotary blood pumps. The choice of turbulence model is not obvious and plays an important role on the accuracy of CFD predictions. TASCflow (ANSYS Inc., Canonsburg, PA, U.S.A.) has been used to perform CFD simulations of blood flow in a centrifugal left ventricular assist device; a k-ɛ model with near-wall functions was used in the initial numerical calculation. To improve the simulation, local grids with special distribution to ensure the k-ω model were used. Iterations have been performed to optimize the grid distribution and turbulence modeling and to predict flow performance more accurately comparing to experimental data. A comparison of k-ω model and experimental measurements of the flow field obtained by particle image velocimetry shows better agreement than k-ɛ model does, especially in the near-wall regions.