Análise experimental dos efeitos da supressão harmônica por ressonador de Helmholtz em motor termoacústico

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2024
Autor(a) principal: Araujo, Caio Everton Carvalho Ribeiro, 1998-
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: [s.n.]
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Termoacústica
Motores termoacústicos
Acústica
Máquinas térmicas
Thermoacoustics
Thermoacoustic engines
Acoustics
Heat-engines
ODS: 7. Energia acessível e limpa
Link de acesso: https://hdl.handle.net/20.500.12733/28411
Resumo: Orientador: Flávio de Campos Bannwart
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Posteriormente, verificamos que o programa não é capaz de simular efeitos não lineares, tornando-o inadequado para a comprovação da supressão de harmônicos. Devido às limitações do programa, experimentos práticos foram desenvolvidos para auxiliar os estudos. Na prática, dois modelos de motores termoacústicos foram desenvolvidos, sendo eles: motor reto, constituído de tubos com área de seção transversal constante; e motor com bulbo, sendo igual ao motor reto, porém em uma das suas extremidades encontra-se o ressonador de Helmholtz acoplado ao tubo. Além de tentar constatar os efeitos de supressão de harmônicos, esse trabalho também se concentrou em analisar os efeitos do ângulo de inclinação nos motores termoacústicos. Para isso, foi desenvolvido um suporte que permite posicionar os motores em diferentes ângulos em relação à horizontal. Para fazer o estudo comparativo, esses modelos foram submetidos às mesmas condições de trabalho, ou seja, mesmo fornecimento de energia, mesma pressão e temperatura. Os resultados do experimento mostram que o motor com bulbo suprime altos modos harmônicos devido à presença do ressonador de Helmholtz. Esse fato o torna mais eficiente quando comparado com o motor reto, que, por sua vez, possui mais interferência provocada pelos altos modos harmônicos. Já os resultados obtidos pela variação de ângulo dos motores mostram que inclinar o motor em 45º (em relação à horizontal) com a saída de som para cima é mais eficiente do que incliná-lo em 45º (em relação à horizontal) com a saída de som para baixo. Portanto, a partir dos experimentos realizados neste trabalho, foi possível aumentar a eficiência de um motor termoacústico apenas alterando sua geometriaAbstract: This work presents a comparative study between two standing wave thermoacoustic engines operating in different working positions and with different geometries. The study began with an analysis of thermoacoustic engines using the DeltaEC software, where the objective was, to analytically verify a possible harmonic suppression effect caused by a Helmholtz resonator. Subsequently, we found that the program is not capable of simulating nonlinear effects, making it inadequate for proving harmonic suppression. Due to the program’s limitations, practical experiments were developed to assist the studies. In practice, two models of thermoacoustic engines were developed: a straight engine, consisting of tubes with a constant cross-sectional area; and a bulb engine, similar to the straight engine, but with a Helmholtz resonator coupled to one of its ends. In addition to trying to verify the harmonic suppression effects, this work also focused on analyzing the effects of the inclination angle on the thermoacoustic engines. For this, a support was developed that allows positioning the engines at different angles relative to the horizontal. To conduct the comparative study, these models were subjected to the same working conditions, i.e., the same energy supply, pressure, and temperature. The experimental results show that the bulb engine suppresses high harmonic modes due to the presence of the Helmholtz resonator. This makes it more efficient compared to the straight engine, which, in turn, has more interference caused by high harmonic modes. The results obtained by varying the angle of the engines show that tilting the engine at 45º (relative to the horizontal) with the sound output upwards is more efficient than tilting it at 45º (relative to the horizontal) with the sound output downwards. Therefore, from the experiments in this work, it was possible to increase the efficiency of a thermoacoustic engine simply by changing its geometryAbertoMestradoTérmica e FluidosMestre em Engenharia MecânicaCAPES001[s.n.]Bannwart, Flávio de Campos, 1969-Rufino, Caio HenriqueGomes, Marcio Henrique de AvelarUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia MecânicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia MecânicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASAraujo, Caio Everton Carvalho Ribeiro, 1998-20242024-11-21T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf1 recurso online (92 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/28411ARAUJO, Caio Everton Carvalho Ribeiro. Análise experimental dos efeitos da supressão harmônica por ressonador de Helmholtz em motor termoacústico. 2024. 1 recurso online (92 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP), Faculdade de Engenharia Mecânica, Campinas, SP. Disponível em: 20.500.12733/28411. Acesso em: 29 set. 2025.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1456976Cover: https://repositorio.unicamp.br/capa/capa?codigo=1456976Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDFporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2025-07-04T14:21:43Zoai::1456976Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2025-07-04T14:21:43Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
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