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Experimental Study of a Single Droplet Impinging upon Liquid Films: Jet Fuel and Biofuel Mixtures
| datacite.subject.fos | Engenharia e Tecnologia::Engenharia Aeronáutica | por |
| dc.contributor.advisor | Silva, André Resende Rodrigues da | |
| dc.contributor.author | Ribeiro, Daniela Filipa Santo | |
| dc.date.accessioned | 2020-01-16T16:46:13Z | |
| dc.date.available | 2020-01-16T16:46:13Z | |
| dc.date.issued | 2018-03-16 | |
| dc.date.submitted | 2018-02-14 | |
| dc.description.abstract | The present work is focused on a single droplet impinging upon a liquid film of the same fluid. This particular study is a matter of interest for several research areas and has a wide variety of applications such as fuel injection in internal combustion engines and processes involving spray paints, coatings and systems cooling. The human being started searching for new alternatives to reduce pollution, and since transports contribute with a significant portion, it is extremely necessary to bet on alternatives to fossil fuels. The introduction of biofuels in the aviation sector could be an example. The huge challenge is to modify and optimize piston engines to operate efficiently with alternative fuels. In order to achieve that, in these experiments, Jet Fuel and Biofuel mixtures were used. The main goal of this dissertation is to visualize the dynamic behavior of single droplets impinging upon liquid films with different relative thicknesses, several outcomes are possible. To accomplish that, four fluids were used: water (as reference), 100% Jet A-1, 75%/25% and 50%/50% mixtures of Jet A-1 and NEXBTL, respectively, since civil aviation only accept mixtures with at least 50% Jet Fuel in volume. To assure the accuracy of the calculations, the fluids physical properties were measured. An experimental facility was designed and built, and the setup includes a high-speed digital camera that was manually triggered with a specific exposure time. The impact site was illuminated by a led lamp through a diffusion glass to provide uniform back lighting. A syringe pump connected to the needle released the droplets with a specific pumping rate. The liquid film is held by a perspex container. Five needles were used with different inner diameters to yield five distinct droplet sizes for each fluid. Additionally, three impact heights were established to provide three impact velocities and Weber numbers for each needle. The liquid films depths considered were 10%, 50% and 100% of the droplet diameter. The existence of splash was reported as well as its characteristics. Some conclusions about the influence of the impact conditions and the fluids physical properties were indicated. Using the obtained data comparisons were made with some splashing thresholds available in the literature. | eng |
| dc.description.abstract | O presente trabalho foca-se no impacto de uma única gota com um filme de líquido do mesmo fluido. Este estudo particular tem interesse para várias áreas de pesquisa e tem uma grande variedade de aplicações tais como injeção de combustível em motores de combustão interna e processos que envolvem pintura a spray, revestimentos e arrefecimento de sistemas. O Ser Humano começou a procurar novas alternativas para reduzir a poluição e visto que os transportes contribuem com uma porção significativa é extremamente necessário apostar em alternativas aos combustíveis fósseis. A introdução de biocombustíveis no sector da aviação poderia ser um exemplo. O grande desafio passa então por modificar e otimizar motores a pistão de forma a operarem eficientemente com combustíveis alternativos. De forma a alcançar isso, nestes ensaios experimentais foram usadas misturas de Jet Fuel e Biocombustível. O principal objetivo desta dissertação é visualizar o comportamento dinâmico do impacto de gotas únicas com filmes de líquido com diferentes espessuras relativas, vários resultados são possíveis. Para o obter foram usados quatro fluidos: água (como referência), 100% Jet A-1 e misturas de 75%/25% e 50%/50% de Jet A-1 e NEXBTL, respetivamente, visto que na aviação civil só são aceites misturas com no mínimo 50% de Jet Fuel em volume. Para garantir cálculos precisos as propriedades físicas dos fluidos foram medidas. Uma montagem experimental foi idealizada e construída. A instalação inclui uma câmara digital de alta velocidade que foi manualmente acionada com um tempo de exposição específico. O local de impacto foi iluminado por uma lâmpada led através de um vidro difusor de forma a fornecer uma luz uniforme de frente para a câmara. Uma bomba infusora foi conectada à agulha e libertava as gotas a uma taxa de bombeamento específica. Um recipiente de perspex conteve o filme de líquido. Foram utilizadas cinco agulhas com diâmetros internos diferentes para produzir cinco diâmetros de gota diferentes para cada fluido. Adicionalmente, foram estabelecidas três alturas de impacto para proporcionar três velocidades de impacto e três números de Weber para cada agulha. Foram consideradas espessuras do filme de líquido de 10%, 50% e 100% do diâmetro da gota. A existência de splash foi reportada, assim como as suas características. Algumas conclusões sobre a influência das condições de impacto e das propriedades físicas das substâncias foram indicadas. Usando os dados obtidos foram feitas comparações com os limites de splashing disponíveis na literatura. | por |
| dc.identifier.tid | 202361489 | |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/10400.6/8432 | |
| dc.language.iso | eng | por |
| dc.subject | Biocombustível | por |
| dc.subject | Estudo Experimental | por |
| dc.subject | Filme de Líquido e Splash | por |
| dc.subject | Impacto de Gotas | por |
| dc.subject | Jet Fuel | por |
| dc.title | Experimental Study of a Single Droplet Impinging upon Liquid Films: Jet Fuel and Biofuel Mixtures | por |
| dc.type | master thesis | |
| dspace.entity.type | Publication | |
| person.familyName | Ribeiro | |
| person.givenName | Daniela | |
| person.identifier.orcid | 0000-0001-5059-5303 | |
| rcaap.rights | openAccess | por |
| rcaap.type | masterThesis | por |
| relation.isAuthorOfPublication | 8e86c92e-cec2-42ec-a4d4-6380679093fc | |
| relation.isAuthorOfPublication.latestForDiscovery | 8e86c92e-cec2-42ec-a4d4-6380679093fc | |
| thesis.degree.name | Mestrado Integrado em Engenharia Aeronáutica | por |
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