Generalized integral transform solution for hydrodynamically developing non-Newtonian flows in circular tubes

ABSTRACT: The Generalized Integral Transform Technique (GITT) is applied to the solution of the momentum equations in a hydrodynamically developing laminar flow of a non-Newtonian power-law fluid inside a circular duct. A primitive variables formulation is adopted in order to avoid the singularity of the auxiliary eigenvalue problem in terms of Bessel functions at the centerline of the duct when the GITT approach is applied. Results for the velocity field and friction factor-Reynolds number product are computed for different power-law indices, which are tabulated and graphically presented as functions of the dimensionless coordinates. Critical comparisons with previous results in the literature are also performed, in order to validate the numerical codes developed in the present work and to demonstrate the consistency of the final results.

Gênero, saber e poder: mulheres nas engenharias da Universidade Federal do Pará

O objetivo geral desta pesquisa é compreender e explicar as questões de gênero e suas implicações, envolvendo saber especializado e poder, com leitura nas relações desiguais entre homens e mulheres no campo das engenharias. Com recorte na Universidade Federal do Pará (UFPA), mais precisamente nos cursos de Engenharia Civil e Engenharia de Minas e meio Ambiente, evidenciados neste estudo pelo fato de aglomerarem o maior e o menor contingente feminino respectivamente. Por se tratar de um campo que historicamente tem sido ocupado majoritariamente pelos homens, há de se considerar que mulheres ao fazerem essa opção profissional enfrentam desafios sociais e culturais que permeiam as relações entre sexos. Deste modo, busca-se também compreender as motivações e as influências que as levam escolher a área das engenharias, bem como as dificuldades que enfrentam, as estratégias que utilizam para se manterem neste campo, e suas perspectivas quanto à profissão. A investigação adotada para a pesquisa combinou levantamento bibliográfico, estatístico, documental e fotográfico, com a realização de entrevistas semiestruturadas abordando discentes e docentes femininas dos dois cursos de engenharia selecionados, as quais, através da história oral, puderam relatar suas experiências vividas no cotidiano acadêmico e profissional. Os resultados desta investigação associados à teoria pertinente revelou que embora tenha aumentado a inserção de mulheres nos cursos de engenharias da UFPA, a maioria delas faz a escolha por acaso, justificado pela falta de orientação educativa ou porque onde os cursos são disponibilizados, não lhes oferecem outra opção. Elas ainda são limitadas em sua autonomia e liberdade de escolha, por discursos vinculados às relações de poder que sutilmente demarcam o campo profissional, quando associam o ambiente das engenharias à natureza feminina.

Aplicação de sondagem elétrica e GPR no mapeamento geotécnico no município de Belém-PA

Para a construção de edifícios o engenheiro necessita de informações geotécnicas do subsolo de rasa e média profundidades para projetar fundações. Com a implantação do projeto de Macrodrenagem da Bacia do Una de Belém, áreas que foram beneficiadas terão, num futuro próximo, um grande potencial para a ocupação e a construção de edifícios devido sua localização privilegiada. Por isso, essa área foi escolhida para investigação geofísica com o objetivo de mapeamento das camadas litológicas e consequentemente o topo da camada rija, onde geralmente se posicionam as fundações prediais profundas. Os métodos geofísicos utilizados foram de sondagem elétrica com arranjo Schlumberger, na determinação da resistividade aparente (p_α) em subsuperfície, e um eletromagnético, o radar de penetração no solo, através de um perfil, como uma ferramenta auxiliar das informações. As curvas de resistividade aparente obtidas com as sondagens Schlumberger foram processadas por inversão considerando um modelo de camadas planas, horizontais, homogêneas e isotrópicas e sua interpretação foi auxiliada por informações litológicas obtidas por sondagens a percussão com ensaio SPT. Assim, uma vez determinadas as variações de resitividades, foram confeccionadas três seções geoelétricas-litológicas e um mapa de contorno de profundidade do topo da camada rija na área estudada, com a finalidade de auxiliar o engenheiro em projetos de prédios nesta área.

Modelamento analógico de polarização induzida para corpos cilíndricos e tabulares

O método de polarização induzida, consagrado como ferramenta de prospecção de sulfetos metálicos e indiretamente, do ouro em associações polimetálicas, vem crescendo em outras aplicações como prospecção de águas subterrâneas, investigações de interesse à Engenharia Civil e ao uso de ocupação do solo. Neste trabalho, inicialmente, faz-se uma visualização geral do método IP, suas aplicabilidades, metodologia de trabalhos, arranjos de campo, fundamentos teóricos, vantagens e desvantagens etc. O objetivo principal, entretanto, é o modelamento analógico em laboratório, no sentido de simular-se as condições encontradas na natureza. Para tanto, utilizou-se de modelos geométricos simples, cilindros e placas. Na confecção destes modelos, utilizou-se cimento, areia quartzitica e grafita. Como a grafita apresenta um intenso fenômeno IP, variou-se o teor de grafita contido nos modelos. Assim, para diferentes formas e medidas dos modelos, variou-se também o conteúdo de partículas polarizáveis. As medidas foram feitas no sentido de verificar-se o comportamento da resposta IP quanto a forma, conteúdo de grafita, profundidade e direção do modelo estudado.

Aeroelastic stability analysis using linear matrix inequalities

The present work describes an alternative methodology for identification of aeroelastic stability in a range of varying parameters. Analysis is performed in time domain based on Lyapunov stability and solved by convex optimization algorithms. The theory is outlined and simulations are carried out on a benchmark system to illustrate the method. The classical methodology with the analysis of the system's eigenvalues is presented for comparing the results and validating the approach. The aeroelastic model is represented in state space format and the unsteady aerodynamic forces are written in time domain using rational function approximation. The problem is formulated as a polytopic differential inclusion system and the conceptual idea can be used in two different applications. In the first application the method verifies the aeroelastic stability in a range of air density (or its equivalent altitude range). In the second one, the stability is verified for a rage of velocities. These analyses are in contrast to the classical discrete analysis performed at fixed air density/velocity values. It is shown that this method is efficient to identify stability regions in the flight envelope and it offers promise for robust flutter identification.

The first frequency of cantilevered bars with geometric effect: a mathematical and experimental evaluation

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Theoretical and experimental study of agricultural spraying using CFD

This paper presents a computational fluid dynamics (CFD) application about the axial fan design used in an agricultural spraying system with a theoretical and experimental analysis of comparative results between the characteristic curves of a fan for several rotations and numerical results for the influence of blade attack angle variation and optimization of the spraying system, both for a same rotation. Flow was considered three-dimensional, turbulent, isothermal, viscous and non-compressible in a steady state, disregarding any influence of the gravity field. The average turbulent field was obtained from the application of time average where the turbulence model required for closing the set of equations was the k-E model. Resolution of all connected phenomena was achieved with the help of a fluid dynamics computer, CFX, which uses the finite volumes technique as a numerical method. In order to validate the theoretical analysis, an experiment was conducted in a circular section of a horizontal wind tunnel, using a Pitot tube for pressure readings. The main results demonstrate that the methodology used, based on CFD techniques, is able to reproduce the phenomenological behavior of an axial fan in a spraying system because results were very reliable and similar to experimentally measured ones.

Performance and emissions of a gas turbine engine using ox tallow ethyl-ester blended with kerosene

The performance and emissions behavior of a Rover 1S/60 turboshaft engine when operated with several blends of aviation kerosene and ox tallow ethyl-ester are shown in this article. The tests were performed with a compressor shaft coupled to an hydraulic dynamometer where data of power and mass fuel flow were collected to determine the brake specific fuel consumption. A flue gas analyzer was positioned at the exhaust duct to collect oxygen, carbon dioxide, carbon monoxide and nitrous oxides. An increase in the specific fuel consumption was observed due to the lesser lower heating value of the most oxygenated blends. However, reductions of CO, CO2 and NO (x) have been observed and no-significant ill effects have occurred in the turbine operation.

Evaluation of Cracks Caused by Mechanical Vibrations in Buildings

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Control of instabilities in non-Newtonian free surface fluid flows

Free surface flows in inclined channels can develop periodic instabilities that are propagated downstream as shock waves with well-defined wavelengths and amplitudes. Such disturbances are called roll waves and are common in channels, torrential lava, landslides, and avalanches. The prediction and detection of such waves over certain types of structures and environments are useful for the prevention of natural risks. In this work, a mathematical model is established using a theoretical approach based on Cauchy's equations with the Herschel-Bulkley rheological model inserted into the viscous part of the stress tensor. This arrangement can adequately represent the behavior of muddy fluids, such as water-clay mixture. Then, taking into account the shallow water and the Rankine-Hugoniot's (shock wave) conditions, the equation of the roll wave and its properties, profile, and propagation velocity are determined. A linear stability analysis is performed with an emphasis on determining the condition that allows the generation of such instabilities, which depends on the minimum Froude number. A sensitivity analysis on the numerical parameters is performed, and numerical results including the influence of the Froude number, the index flow and dimensionless yield stress on the amplitude, the wavelength of roll waves and the propagation velocity of roll waves are shown. We show that our numerical results were in agreement with Coussot's experimental results (1994).

A two-fluid model for refrigerant flow through adiabatic capillary tubes

This work presents a numerical model to simulate refrigerant flow through capillary tubes, commonly used as expansion devices in refrigeration systems. The flow is divided in a single-phase region, where the refrigerant is in the subcooled liquid state, and a region of two-phase flow. The capillary tube is considered straight and horizontal. The flow is taken as one-dimensional and adiabatic. Steady-state condition is also assumed and the metastable flow phenomena are neglected. The two-fluid model, considering the hydrodynamic and thermal non-equilibrium between the liquid and vapor phases, is applied to the two-phase flow region. Comparisons are made with experimental measurements of the mass flow rate and pressure distribution along two capillary tubes working with refrigerant R-134a in different operating conditions. The results indicate that the present model provides a better estimation than the commonly employed homogeneous model. Some computational results referring to the quality, void fraction, velocities, and temperatures of each phase are presented and discussed.

Application of acoustoelasticity to measure the stress generated by milling in ASTM A36 steel plates

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Identification of nonlinear structures using discrete-time Volterra series

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Modeling of piezoelectric energy harvesting considering the dependence of the rectifier circuit

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Avaliação do desempenho das propriedades mecânicas de concretos self compacting elaborados com diferentes tipos de cimentos submetidos à cura térmica

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)