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Type: DISSERTAÇÃO DIGITAL
Degree Level: Mestrado
Title: Instabilidades de escoamentos gravitacionais de material granular em um tubo vertical
Title Alternative: Instabilities of gravitational flows of granular material in a vertical pipe
Author: Alvarez Zambrano, Carlos Azael, 1982-
Advisor: Franklin, Erick de Moraes, 1974-
Abstract: Resumo: Estudos em meios granulares têm uma notável importância devido a suas aplicações industriais e ambientais. Os escoamentos de grãos dentro de tubos são frequentemente encontrados nas indústrias farmacêutica, química, de petróleo, mineração e alimentícia. No caso de escoamentos gravitacionais, onde existem limitações de tamanho da relação entre o diâmetro do tubo e o diâmetro dos grãos, ondas de densidade, que consistem de regiões alternadas de alta e baixa compacidade, podem aparecer. Este trabalho tem como objetivo estudar experimentalmente a dinâmica das ondas de densidade que ocorrem em escoamentos gravitacionais de grãos finos em tubos verticais. A bancada experimental utilizada consiste basicamente de um tubo de vidro através do qual diferentes populações de esferas de vidro escoaram conduzidas pela gravidade. Durante os experimentos, a temperatura ambiente e a umidade relativa foram controladas e o escoamento granular foi filmado com uma câmera de alta velocidade. Os resultados experimentais consistem em medições da escala de comprimento e da velocidade das ondas de densidade. Estas magnitudes foram determinadas através de um processamento digital de imagens, utilizando um código numérico desenvolvido na plataforma do programa Matlab. Além disso, foi desenvolvido um modelo unidimensional e uma análise de estabilidade linear para determinar a escala de comprimento das ondas de densidade. A análise linear demonstra a presença de uma instabilidade de grande comprimento de onda, com um modo mais instável e um número de onda de corte, cujos valores estão de acordo com os resultados entregados pelo código numérico

Abstract: Investigations devoted to granular media have a remarkable importance due to its industrial and environmental applications. Flows of grains in pipes are frequently encountered in pharmaceutical, chemical, petroleum, mining and food industries. In the case of gravitational flows where the grains and the tube diameter are size-constrained density waves consisting of alternate high- and low-compactness regions may appear. This work investigates experimentally the dynamics of density waves that appear in gravitational flows of fine grains in vertical pipes. The experimental device consisted basically of a glass pipe through which different populations of glass spheres flowed driven by gravity. In the experiments, the ambient temperature and relative humidity were controlled, and the granular flow was filmed with a high-speed camera. Experimental results concerning the length scales and celerities of density waves are presented. This measurements were determinated by digital image processing using a numerical code developed in Matlab envionment. Moreover, is exposed a one-dimensional model and a linear stability analysis to determinate a length scale of density waves. The linear analysis shows the presence of a long-wavelength instability, with a most unstable mode and a cut-off wave-number whose values are in agreement with the results founded using the numerical code. Keywords: Fine grains, gravitational flow, instability, density waves, image processing
Subject: Estabilidade linear
Tubos
Processamento de imagens
Câmera de alta velocidade
Materiais granuladosx
Editor: [s.n.]
Citation: ALVAREZ ZAMBRANO, Carlos Azael. Instabilidades de escoamentos gravitacionais de material granular em um tubo vertical. 2016. 1 recurso online ( 93 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica , Campinas, SP. Disponível em: http://www.repositorio.unicamp.br/handle/REPOSIP/265696. Acesso em: 2 Jul. 2020.
Date Issue: 2016
Appears in Collections:FEM - Tese e Dissertação

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