Analytical and numerical study of the electro-osmotic annular flow of viscoelastic fluids

In this work we present semi-analytical solutions for the electro-osmotic annular flow of viscoelastic fluids modeled by the Linear and Exponential PTT models. The viscoelastic fluid flows in the axial direction between two concentric cylinders under the combined influences of electrokinetic and pressure forcings. The analysis invokes the Debye-Hückel approximation and includes the limit case of pure electro-osmotic flow. The solution is valid for both no slip and slip velocity at the walls and the chosen slip boundary condition is the linear Navier slip velocity model. The combined effects of fluid rheology, electro-osmotic and pressure gradient forcings on the fluid velocity distribution are also discussed.

Annular flow of viscoelastic fluids: Analytical and numerical solutions

This work provides analytical and numerical solutions for the linear, quadratic and exponential Phan–Thien–Tanner (PTT) viscoelastic models, for axial and helical annular fully-developed flows under no slip and slip boundary conditions, the latter given by the linear and nonlinear Navier slip laws. The rheology of the three PTT model functions is discussed together with the influence of the slip velocity upon the flow velocity and stress fields. For the linear PTT model, full analytical solutions for the inverse problem (unknown velocity) are devised for the linear Navier slip law and two different slip exponents. For the linear PTT model with other values of the slip exponent and for the quadratic PTT model, the polynomial equation for the radial location (β) of the null shear stress must be solved numerically. For both models, the solution of the direct problem is given by an iterative procedure involving three nonlinear equations, one for β, other for the pressure gradient and another for the torque per unit length. For the exponential PTT model we devise a numerical procedure that can easily compute the numerical solution of the pure axial flow problem

Slip flows of Newtonian and viscoelastic fluids in a 4:1 contraction

This work presents a numerical study of the 4:1 planar contraction flow of a viscoelastic fluid described by the simplified Phan-Thien–Tanner model under the influence of slip boundary conditions at the channel walls. The linear Navier slip law was considered with the dimensionless slip coefficient varying in the range ½0; 4500. The simulations were carried out for a small constant Reynolds number of 0.04 and Deborah numbers (De) varying between 0 and 5. Convergence could not be achieved for higher values of the Deborah number, especially for large values of the slip coefficient, due to the large stress gradients near the singularity of the reentrant corner. Increasing the slip coefficient leads to the formation of two vortices, a corner and a lip vortex. The lip vortex grows with increasing slip until it absorbs the corner vortex, creating a single large vortex that continues to increase in size and intensity. In the range De = 3–5 no lip vortex was formed. The flow is characterized in detail for De ¼ 1 as function of the slip coefficient, while for the remaining De only the main features are shown for specific values of the slip coefficient.

Plataforma para suporte ao ciclo de vida de organizações virtuais e seleção dinâmica de parceiros e fornecedores

Tese de Doutoramento em Engenharia Industrial e de Sistemas

Da modelação matemática à simulação computacional: a experimentação matemática no ensino

Tese de Doutoramento em Ciências (área de especialização em Matemática).

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Tese de Doutoramento em Ciências (área de especialização em Matemática).

Development of a methodology to incorporate risk and uncertainty in electricity power planning

Dissertação de mestrado em Engenharia Industrial

Modelação, simulação e implementação de agitação acústica para aplicações em microfluídica

Tese de Doutoramento (Programa Doutoral em Engenharia Biomédica)

Desenvolvimento do pensamento computacional com recurso ao Scratch: uma experiência com alunos do 8ºano

Relatório de estágio de mestrado em Ensino de Informática

Cinemática e dinâmica de engrenagens - 5. Engrenagens de parafuso sem-fim

[Excerto] 5.1. INTRODUÇÃO As engrenagens de parafuso sem-fim pertencem ao grupo das engrenagens torsas1, em que uma das rodas tem a forma de um parafuso (Branco et al., 2009). As engrenagens de parafuso sem-fim podem também ser consideradas como um caso particular das engrenagens helicoidais cruzadas, sendo que a capacidade de carga é maior no caso do parafuso sem-fim (Flores e Gomes, 2014c). A figura 5.1 ilustra uma engrenagem de parafuso sem-fim com roda helicoidal. Na verdade, esta é uma das formas mais simples e mais frequentemente utilizada na prática corrente e que inclui um parafuso cilíndrico e uma roda cilíndrica de dentes helicoidais, daí a designação de parafuso sem-fim roda helicoidal (Niemann, 1971; Drago, 1988). Na grande maioria das aplicações de parafusos sem-fim o ângulo formado pelos eixos do parafuso e da roda é igual a 90º. As engrenagens de parafuso sem-fim não são, em geral, reversíveis, isto é, funcionam apenas quando o veio motor aciona o parafuso sem-fim, uma vez que quando o sistema é acionado pela roda, a engrenagem tende a bloquear2 (Henriot, 1979; Shigley e Uicker, 1980). (...)

Cinemática e dinâmica de engrenagens - 6. Análise dinâmica de engrenagens

[Excerto] 6.1. INTRODUÇÃO Como é sabido, as engrenagens são sistemas mecânicos utilizados para transmitir potência e movimento entre os órgãos motor e movido. Tal como acontece em outros sistemas mecânicos de transmissão de movimento, o projeto e dimensionamento dos componentes que constituem as engrenagens assenta no conhecimento das forças que se desenvolvem durante o seu funcionamento (Shigley e Mischke, 1989; Wilson e Sadler, 1993). No caso das engrenagens, a determinação das forças que atuam nos dentes depende das condições de funcionamento e do tipo de dentado. Na verdade, o correto conhecimento da magnitude e do sentido de atuação das diversas componentes da força de engrenamento é de primordial importância, pois permite a determinação dos esforços que atuam nos dentes, nos veios que suportam as rodas dentadas, e nos respetivos apoios dos veios. Com efeito, conhecidas cargas que se desenvolvem nas engrenagens é possível efetuar o cálculo dos dentes, o dimensionamento dos veios e a seleção dos apoios (Branco et al., 2009). (...)