The Internet has evolved and continues to evolve rapidly and as adults we understand the need to be careful with various issues including our privacy, scams, bullying and as adults we stumble across unwanted material that might be considered inappropriate. Children also need to be protected and this thesis will research what children do when they are online, and what protection is currently given to children. The research will also include input from teachers and parents and find out what experiences they have and what they are doing to protect children. The thesis will involve software testing to evaluate how effective parental control software is, and possibilities of it being hacked. This research will concentrate on smartphones, and in particular the Android operating system, the reason is that Android phones can be purchased cheaper than an iPhone, and therefore are more likely to be used by a child. A developer’s version of Android can also be configured to run it in a virtual machine running on a PC which makes various testing possible. The thesis will also involve reviewing other organisation’s research and findings and how it compares to my own research. The thesis will give advice on how to move forward in relation to keeping children safe online.

Este trabalho apresenta um estudo experimental acerca da influência da razão de espaçamento e da intensidade de turbulência no escoamento biestável. É estudado o escoamento sobre dois cilindros dispostos lado a lado, para o canal aerodinâmico com intensidade de turbulência inferior a 1%, para o canal aerodinâmico com grade promotora de turbulência com intensidade de turbulência de 8 a 7%, e para uma seção do canal aerodinâmico sem paredes laterais. A técnica experimental aplicada consiste na medição das flutuações de velocidade no canal aerodinâmico utilizando a técnica da anemometria de fio quente. As medições são realizadas com duas sondas, uma fixa e outra móvel que foi posicionada em seis pontos diferentes do escoamento. Os dados medidos são tratados através de ferramentas estatísticas, análise espectral e transformadas de ondaletas. Os resultados confirmam a existência do fenômeno da biestabilidade e mostram como o fenômeno sofre alterações quando exposto às condições de maior intensidade de turbulência e redução da razão de bloqueio pela retirada das paredes laterais em uma seção do canal. Para a condição de maior intensidade de turbulência, os resultados mostram que as trocas de modo se intensificam, e em alguns dos pontos de medição os sinais referentes à sonda móvel não apresentam características de biestabilidade. Para o caso sem paredes laterais, os sinais apresentam características de biestabilidade até o momento em que as paredes são removidas. / This work presents an experimental study, about the influence of the pitch to diameter ratio and the turbulence intensity on a bistable flow. The flow through two cylinders side-by-side is studied in an aerodynamic channel with turbulence intensity lower than 1%, in an aerodynamic channel with a turbulence grid, that increased the turbulence intensity to about 8 to 7%, and a section of the aerodynamic channel without lateral walls. The experimental technique consists in the measurements of the fluctuating velocities in the aerodynamic channel, using hot wire anemometry. The measurements are performed with two probes, one static, and one movable, positioned in six different points of the flow. The acquired data are analysed through statistical, spectral and wavelet tools. The results confirmed the occurrence of the bistable phenomenon and shows how it behaves when exposed to different conditions of turbulence intensity, and reduction of the blockage ratio aspect due to removal of the lateral walls of a channel section. The results for the higher turbulence intensity condition shows that the switches are intensified, some data resulting of the measurements of the second probe, do not show bistable characteristics. In the no-walls section case, the signals showed bistable features, until the moment the walls were removed.

O presente trabalho apresenta um estudo numérico e experimental sobre o desempenho aerodinâmico de turbinas eólicas de eixo vertical envolvendo rotores Savonius convencional de duplo-estágio e helicoidal. O estudo experimental é realizado no Túnel Aerodinâmico Professor Debi Pada Sadhu, do Laboratório de Mecânica dos Fluidos da UFRGS. As simulações numéricas são realizadas com o software Fluent/ANSYS utilizando o Método dos Volumes Finitos. São comparados os coeficientes de torque estático e dinâmico, o coeficiente de potência, além de uma análise aerodinâmica das duas turbinas. As medições são realizadas empregando Tubos de Pitot, um torquímetro estático digital e um torquímetro simples construído para a medição do torque dinâmico. As turbinas são fabricadas através da técnica de prototipagem 3D, com uma semelhança de dimensões e parâmetros. As soluções numéricas são resolvidas através da equação da continuidade, das equações de Navier-Stokes com médias de Reynolds (RANS) e pelo modelo de turbulência k-ω SST. A qualidade da malha utilizada é avaliada através do método de Índice de Convergência de Malha (GCI), para três diferentes tamanhos de malha. São feitas análises dos rotores na forma estática para diferentes ângulos de incidência e com a turbina em rotação são feitas análises para diferentes razões de velocidades de ponta de pá (λ). Resultados demonstram que a turbina helicoidal apresenta um coeficiente de torque positivo para todos os ângulos do rotor, assim como a turbina convencional de dois estágios. O coeficiente de torque dinâmico da turbina helicoidal é superior ao da turbina de duplo-estágio para a maioria dos casos, e também apresenta menor oscilação de torque ao longo de cada rotação. Por consequência, o coeficiente de potência do rotor helicoidal também se tornou superior, com um valor máximo encontrado na ordem de 11,8% para um λ de 0,65 no caso experimental, e de 8,4% para o mesmo λ no caso numérico, quando comparado com o rotor de duplo-estágio. Os erros relativos entre as simulações numéricas e os resultados experimentais estão entre 2,16% e 13,4%. Uma estimativa de potência gerada é feita para ambos os casos, para uma razão de velocidade de ponta de 0,65, onde a turbina helicoidal apresenta melhores resultados em relação ao rotor de duplo-estágio, na ordem de 13,6% para uma velocidade de 10,4 m/s. / This paper presents a numerical and experimental study of vertical axis wind turbine performance comparison involving two-stage and helical Savonius rotors. The experimental study is conducted in the Aerodynamic Tunnel Professor Debi Pada Sadhu at the Fluid Mechanics Laboratory of the UFRGS. The numerical simulations are performed with the Fluent/ANSYS software using the Finite Volumes Method. The static and dynamic torque coefficients, the power coefficients, and an aerodynamic analysis of the two turbines are compared. Measurements are made using Pitot tubes, a digital static torque wrench and a simple wrench constructed for the dynamic torque measurement. The aerodynamics rotors are manufactured by 3D prototyping technique with similar dimensions and parameters. Numerical solutions are solved by the continuity equation, the Reynolds Averaged Navier-Stokes (RANS) equations and the turbulence model k-ω SST. The quality of the mesh used is evaluated used the Grid Convergence Index (GCI) method, for three different mesh sizes. The rotors analyzes are made in static form for different angles of incidence and for the rotating turbine analyzes are made for differents tip speed ratio (λ). Results show that the helical turbine has a positive static torque coefficient for any rotor angles, as well as conventional two-stage turbine. The dynamic torque coefficient of the helical turbine is higher than the two-stage turbine for most cases and also shows less torque variation along each rotation. Consequently, the power coefficient of the helical rotor also become higher, with a maximum value found on the order of 11.8% for a λ of 0.65 in the experimental case, and 8.4% for the same λ number when compared with the two-stage rotor. The relative errors between the numerical simulations and the experimental results are between 2.16% and 13.4%. A generated power estimate is made for both cases, for a tip speed ratio of 0.65, where the helical turbine provides better results compared to two-stage rotor in order of 13.6% for a velocity of 10.4 m/s.

Introdução: Empiema pleural em geral decorre de complicação de pneumonias e, se não identificado e tratado precocemente, pode ocasionar aumento morbidade ou mesmo mortalidade. A identificação de marcadores no líquido pleural de efusões parapneumônicas que mostrem a presença ou a evolução precoce para empiema tem significância clínica. Neste cenário, dosagens das concentrações de frações ativadas do complemento no líquido pleural podem ajudar no diagnóstico precoce do empiema. Objetivos: Comparar as concentrações de frações ativadas do complemento (C3a, C5a e C5b9) em efusões pleurais induzidas em ratos por inoculação intrapleural de bactérias ou por irritante químico estéril (terebentina). Métodos: Trinta e nove ratos Wistar machos, peso médio de 414g (290 a 546g), realizaram anestesia geral com isofluorano inalatório por máscara, e toracocentese no 4º espaço intercostal com abocath conectado a oscilômetro de pressão para confirmar posição intrapleural. Os animais foram divididos em 3 grupos: SA (n=17) - inoculação de Staphylococcus aureus; SP (n=12) - inoculação de Streptococcus pneumoniae; C (n=10) – inoculação de terebintina (efusão pleural estéril, controle). Doze horas após a inoculação intrapleural foi coletado liquido pleural por toracocentese, sob controle ecográfico, e realizadas dosagens de C3a, C5a e C5b9 pelo método ELISA. Resultados: A dosagem de C3a foi de 1066,82 μg/ml (937,29 – 1196,35 μg/ml) no grupo SA, 1188,28 μg/ml (1095,65 – 1280,92 μg/ml) no SP, e de 679,13 μg/ml (601,29 – 756,98 μg/ml) no C (p<0,001). A dosagem de C5a foi de 55.727 ng/ml (41,22 – 70,23 ng/ml) no grupo SA, 520.107 ng/ml (278,92-761,3 ng/ml) no SP, e de 5.268 ng/ml (1,68 – 8,85 ng/ml) no C (p<0,001). A dosagem de C5b9 foi de 15,02 ng/ml (13,1 – 16,94 ng/ml) no SA, de 16,63 ng/ml (14,37 – 18,9 ng/ml) no SP, e de 14,05 ng/ml (9,8 – 18,29 ng/ml) no C (p=0,692). A avaliação das curvas ROC demonstrou área sob a curva de 0,987 (IC95% 0,953-1) para o C3a; 1 para C5a (1-1) e 0,757 (0,523-0,990). Conclusões: As frações ativadas dos complementos C3a e C5a foram significativamente maiores nos empiemas induzidos experimentalmente por inoculação intrapleural de Staphylococcus aureus e Streptococcus pneumoniae do que com aquelas observadas após inoculação intrapleural de terebentina. A dosagem elevada destas frações ativadas do complemento foi útil para o diagnóstico do empiema pleural induzido em ratos. / Background Pleural empyema is a well-known complication of pneumonia. If treatment is delayed, empyema may increase morbidity and mortality in affected patients. Therefore, the identification of empyema biomarkers in parapneumonic pleural effusion is desirable. Previous research has suggested complement activation products as candidate empyema markers. Objective To compare the levels of complement activation products C3a, C5a, and C5b9 in pleural effusion induced by Staphylococcus aureus (SA), Streptococcus pneumoniae (SP), or turpentine (control). Method Thirty-nine male Wistar rats (mean weight 414g; 290-546g) were allocated as follows: 17 animals in the SA group, 12 in the SP group, and 10 in the control group. Bacteria or turpentine were injected into the pleural space. After 12h, intrapleural fluid was collected using ultrasound-guided thoracentesis. Levels of complement activation products were determined using ELISA kits. Results Two SA and 1 SP animals died before 12h. Mean levels were as follows: C3a: 1066.82 μg/mL (937.29-1196.35 μg/mL) in SA, 1188.28 μg/mL (1095.65-1280.92 μg/mL) in SP, and 679.13 μg/mL (601.29-756.98 μg/mL) in controls (p<0.001); C5a: 55.727 ng/mL (41.22-70.23 ng/mL) in SA, 520.107 ng/mL (278.92-761.3 ng/mL) in SP, and 5.268 ng/mL (1.68-8.85 ng/mL) in controls (p<0.001); C5b9: 15.02 ng/mL (13.1-16.94 ng/mL) in SA, 16.63 ng/mL (14.37-18.9 ng/mL) in SP, and 14.05 ng/mL (9.8-18.29 ng/mL) in controls (p=0.692). ROC analysis revealed an area under the curve of 0.987 (95%CI: 0.953-1) for C3a; 1 (1-1) for C5a; and 0.757 for C5b9 (0.523-0.990). Conclusions In the present rat model, complement activation fragments C3a and C5a accurately detected infected pleural effusion.

[pt] Carregamentos de longa duração produzem um aumento contínuo nas deformações das estruturas de concreto armado devido à fluência do concreto. Em geral a fluência do concreto não afeta a resistência dos elementos estruturais. Em pilares esbeltos, entretanto, ela pode reduzir a capacidade de carga como resultado do aumento substancial das excentricidades de segunda ordem levando a uma instabilidade do pilar. Neste trabalho é feito um estudo experimental sobre os efeitos da fluência do concreto em pilares esbeltos. Foram ensaiados seis pilares de 210 cm de comprimento e seção transversal de 12,5 x 15 cm, solicitados a flexo-compressão reta. As variáveis consideradas foram a taxa de armadura e a excentricidade da carga aplicada, constante e de longa duração. O principal objetivo do trabalho foi estudar o efeito do aumento, ao longo do tempo, da excentricidade de segunda ordem sobre a resistência dos pilares. Os resultados experimentais são comparados com resultados teóricos obtidos por meio de métodos encontrados na literatura. / [en] Sustained loads cause a progressive increase of the strains in a structure due to concrete creep. In general, creep strains do not affect the strength of the structural elements. In slender columns, however, they can reduce the load capacity as a result of the continuous increase of the second order eccentricity, leading to the column instability. An experimental investigation on the effects of concrete creep on the behavior of slender columns was carried out in the present study. Six columns 210 cm long, with cross sections of 12,5 cm x 15 cm, were tested subjected to sustained eccentric compressive loading. The main objective was to study the effect of the increase of the second order eccentricity on the ultimate strength of the columns. The experimental results were compared with results obtained from theoretical methods available in the literature .

La problématique centrale de la thèse est l'évaluation de l'impact de démarches utilisant la formulation de scénarios et de personnages sur les phases d'expression des besoins en conception innovante. La méthodologie de recherche mise en œuvre est une démarche empirique qui s'appuie sur l'analyse de situations de conception. Au cours du doctorat, un protocole expérimental mis en œuvre a été dupliqué trois fois dans des laboratoires partenaires. Cette recherche aboutit à un mémoire de thèse qui présente plusieurs contributions : La première contribution se situe autour de la méthodologie de recherche proposée. Le protocole d'étude empirique mis en place est original, il s'appuie sur l'état de l'art des réflexions de la communauté et sur ces démarches de recherche, et proposes des éléments nouveaux à cette réflexion en conciliant approches quantitatives et qualitatives. La seconde contribution porte sur la caractérisation de l'impact des méthodologies étudiées sur la construction d'une représentation partagée du problème de conception et de la formalisation des exigences de conception. Enfin la troisième contribution porte sur l'analyse des interactions dans les activités de conception étudiées. Les analyses identifient et qualifient les impacts des méthodes étudiées sur le contenu des interactions dans les phases amont de la conception. / In this study, we are more concerned with the early stages of the new product design: the product definition phase. The fundamental purpose of this phase is to gather right kind of information in a way that allows the formalization of stakeholder needs into a set of requirements. Literature review on this phase shows the difficulty to elicit needs of so called intended users and have a shared understanding of their requirements between design actors. To overcome these obstacles, support methods can be used. However, the appropriateness and effectiveness of the various methods is unknown. Our assumption in this research project is that scenarios and personas can be used as support methods to handle above-mentioned obstacles. An experiment is designed and conducted in a laboratory environment in order to test this assumption. The question of whether they have an impact on the creation of shared understanding between design actors is discussed under two sub-categories: perspective clarification and convergence to a common perspective. On the other hand, their impact on the elicitation of the intended user requirements is observed under three sub-categories: requirement elicitation, capture of the design rationale and creation of the empathy. Some qualitative and quantitative indicators are proposed to evaluate these impacts. Based on the analysis of seven observed collaborative design sessions, the findings of research study are discussed. The results points out that the major impact of these methods is that they evoke empathy for the intended users. In the groups that these methods are used the discussions are also richer regarding to the number of different needs are addressed. Moreover, these methods are also promising to keep the trace of design rationale. However design actors have tendency to accept them just as communication support, rather than documentation one. As a communication support they help design actors to clarify their arguments, to negotiate and to take decisions. However, the findings were not adequate to conclude that they have a significant impact on the perspective clarification and convergence. Hence, the main contribution of this research lies from one part in the evaluation of the impacts of these methods in requirement elicitation activity. And, in other part description of a research approach, which guides the experimental study in engineering design.

Introdução: Empiema pleural em geral decorre de complicação de pneumonias e, se não identificado e tratado precocemente, pode ocasionar aumento morbidade ou mesmo mortalidade. A identificação de marcadores no líquido pleural de efusões parapneumônicas que mostrem a presença ou a evolução precoce para empiema tem significância clínica. Neste cenário, dosagens das concentrações de frações ativadas do complemento no líquido pleural podem ajudar no diagnóstico precoce do empiema. Objetivos: Comparar as concentrações de frações ativadas do complemento (C3a, C5a e C5b9) em efusões pleurais induzidas em ratos por inoculação intrapleural de bactérias ou por irritante químico estéril (terebentina). Métodos: Trinta e nove ratos Wistar machos, peso médio de 414g (290 a 546g), realizaram anestesia geral com isofluorano inalatório por máscara, e toracocentese no 4º espaço intercostal com abocath conectado a oscilômetro de pressão para confirmar posição intrapleural. Os animais foram divididos em 3 grupos: SA (n=17) - inoculação de Staphylococcus aureus; SP (n=12) - inoculação de Streptococcus pneumoniae; C (n=10) – inoculação de terebintina (efusão pleural estéril, controle). Doze horas após a inoculação intrapleural foi coletado liquido pleural por toracocentese, sob controle ecográfico, e realizadas dosagens de C3a, C5a e C5b9 pelo método ELISA. Resultados: A dosagem de C3a foi de 1066,82 μg/ml (937,29 – 1196,35 μg/ml) no grupo SA, 1188,28 μg/ml (1095,65 – 1280,92 μg/ml) no SP, e de 679,13 μg/ml (601,29 – 756,98 μg/ml) no C (p<0,001). A dosagem de C5a foi de 55.727 ng/ml (41,22 – 70,23 ng/ml) no grupo SA, 520.107 ng/ml (278,92-761,3 ng/ml) no SP, e de 5.268 ng/ml (1,68 – 8,85 ng/ml) no C (p<0,001). A dosagem de C5b9 foi de 15,02 ng/ml (13,1 – 16,94 ng/ml) no SA, de 16,63 ng/ml (14,37 – 18,9 ng/ml) no SP, e de 14,05 ng/ml (9,8 – 18,29 ng/ml) no C (p=0,692). A avaliação das curvas ROC demonstrou área sob a curva de 0,987 (IC95% 0,953-1) para o C3a; 1 para C5a (1-1) e 0,757 (0,523-0,990). Conclusões: As frações ativadas dos complementos C3a e C5a foram significativamente maiores nos empiemas induzidos experimentalmente por inoculação intrapleural de Staphylococcus aureus e Streptococcus pneumoniae do que com aquelas observadas após inoculação intrapleural de terebentina. A dosagem elevada destas frações ativadas do complemento foi útil para o diagnóstico do empiema pleural induzido em ratos. / Background Pleural empyema is a well-known complication of pneumonia. If treatment is delayed, empyema may increase morbidity and mortality in affected patients. Therefore, the identification of empyema biomarkers in parapneumonic pleural effusion is desirable. Previous research has suggested complement activation products as candidate empyema markers. Objective To compare the levels of complement activation products C3a, C5a, and C5b9 in pleural effusion induced by Staphylococcus aureus (SA), Streptococcus pneumoniae (SP), or turpentine (control). Method Thirty-nine male Wistar rats (mean weight 414g; 290-546g) were allocated as follows: 17 animals in the SA group, 12 in the SP group, and 10 in the control group. Bacteria or turpentine were injected into the pleural space. After 12h, intrapleural fluid was collected using ultrasound-guided thoracentesis. Levels of complement activation products were determined using ELISA kits. Results Two SA and 1 SP animals died before 12h. Mean levels were as follows: C3a: 1066.82 μg/mL (937.29-1196.35 μg/mL) in SA, 1188.28 μg/mL (1095.65-1280.92 μg/mL) in SP, and 679.13 μg/mL (601.29-756.98 μg/mL) in controls (p<0.001); C5a: 55.727 ng/mL (41.22-70.23 ng/mL) in SA, 520.107 ng/mL (278.92-761.3 ng/mL) in SP, and 5.268 ng/mL (1.68-8.85 ng/mL) in controls (p<0.001); C5b9: 15.02 ng/mL (13.1-16.94 ng/mL) in SA, 16.63 ng/mL (14.37-18.9 ng/mL) in SP, and 14.05 ng/mL (9.8-18.29 ng/mL) in controls (p=0.692). ROC analysis revealed an area under the curve of 0.987 (95%CI: 0.953-1) for C3a; 1 (1-1) for C5a; and 0.757 for C5b9 (0.523-0.990). Conclusions In the present rat model, complement activation fragments C3a and C5a accurately detected infected pleural effusion.

Este trabalho apresenta um estudo experimental acerca da influência da razão de espaçamento e da intensidade de turbulência no escoamento biestável. É estudado o escoamento sobre dois cilindros dispostos lado a lado, para o canal aerodinâmico com intensidade de turbulência inferior a 1%, para o canal aerodinâmico com grade promotora de turbulência com intensidade de turbulência de 8 a 7%, e para uma seção do canal aerodinâmico sem paredes laterais. A técnica experimental aplicada consiste na medição das flutuações de velocidade no canal aerodinâmico utilizando a técnica da anemometria de fio quente. As medições são realizadas com duas sondas, uma fixa e outra móvel que foi posicionada em seis pontos diferentes do escoamento. Os dados medidos são tratados através de ferramentas estatísticas, análise espectral e transformadas de ondaletas. Os resultados confirmam a existência do fenômeno da biestabilidade e mostram como o fenômeno sofre alterações quando exposto às condições de maior intensidade de turbulência e redução da razão de bloqueio pela retirada das paredes laterais em uma seção do canal. Para a condição de maior intensidade de turbulência, os resultados mostram que as trocas de modo se intensificam, e em alguns dos pontos de medição os sinais referentes à sonda móvel não apresentam características de biestabilidade. Para o caso sem paredes laterais, os sinais apresentam características de biestabilidade até o momento em que as paredes são removidas. / This work presents an experimental study, about the influence of the pitch to diameter ratio and the turbulence intensity on a bistable flow. The flow through two cylinders side-by-side is studied in an aerodynamic channel with turbulence intensity lower than 1%, in an aerodynamic channel with a turbulence grid, that increased the turbulence intensity to about 8 to 7%, and a section of the aerodynamic channel without lateral walls. The experimental technique consists in the measurements of the fluctuating velocities in the aerodynamic channel, using hot wire anemometry. The measurements are performed with two probes, one static, and one movable, positioned in six different points of the flow. The acquired data are analysed through statistical, spectral and wavelet tools. The results confirmed the occurrence of the bistable phenomenon and shows how it behaves when exposed to different conditions of turbulence intensity, and reduction of the blockage ratio aspect due to removal of the lateral walls of a channel section. The results for the higher turbulence intensity condition shows that the switches are intensified, some data resulting of the measurements of the second probe, do not show bistable characteristics. In the no-walls section case, the signals showed bistable features, until the moment the walls were removed.

O presente trabalho apresenta um estudo numérico e experimental sobre o desempenho aerodinâmico de turbinas eólicas de eixo vertical envolvendo rotores Savonius convencional de duplo-estágio e helicoidal. O estudo experimental é realizado no Túnel Aerodinâmico Professor Debi Pada Sadhu, do Laboratório de Mecânica dos Fluidos da UFRGS. As simulações numéricas são realizadas com o software Fluent/ANSYS utilizando o Método dos Volumes Finitos. São comparados os coeficientes de torque estático e dinâmico, o coeficiente de potência, além de uma análise aerodinâmica das duas turbinas. As medições são realizadas empregando Tubos de Pitot, um torquímetro estático digital e um torquímetro simples construído para a medição do torque dinâmico. As turbinas são fabricadas através da técnica de prototipagem 3D, com uma semelhança de dimensões e parâmetros. As soluções numéricas são resolvidas através da equação da continuidade, das equações de Navier-Stokes com médias de Reynolds (RANS) e pelo modelo de turbulência k-ω SST. A qualidade da malha utilizada é avaliada através do método de Índice de Convergência de Malha (GCI), para três diferentes tamanhos de malha. São feitas análises dos rotores na forma estática para diferentes ângulos de incidência e com a turbina em rotação são feitas análises para diferentes razões de velocidades de ponta de pá (λ). Resultados demonstram que a turbina helicoidal apresenta um coeficiente de torque positivo para todos os ângulos do rotor, assim como a turbina convencional de dois estágios. O coeficiente de torque dinâmico da turbina helicoidal é superior ao da turbina de duplo-estágio para a maioria dos casos, e também apresenta menor oscilação de torque ao longo de cada rotação. Por consequência, o coeficiente de potência do rotor helicoidal também se tornou superior, com um valor máximo encontrado na ordem de 11,8% para um λ de 0,65 no caso experimental, e de 8,4% para o mesmo λ no caso numérico, quando comparado com o rotor de duplo-estágio. Os erros relativos entre as simulações numéricas e os resultados experimentais estão entre 2,16% e 13,4%. Uma estimativa de potência gerada é feita para ambos os casos, para uma razão de velocidade de ponta de 0,65, onde a turbina helicoidal apresenta melhores resultados em relação ao rotor de duplo-estágio, na ordem de 13,6% para uma velocidade de 10,4 m/s. / This paper presents a numerical and experimental study of vertical axis wind turbine performance comparison involving two-stage and helical Savonius rotors. The experimental study is conducted in the Aerodynamic Tunnel Professor Debi Pada Sadhu at the Fluid Mechanics Laboratory of the UFRGS. The numerical simulations are performed with the Fluent/ANSYS software using the Finite Volumes Method. The static and dynamic torque coefficients, the power coefficients, and an aerodynamic analysis of the two turbines are compared. Measurements are made using Pitot tubes, a digital static torque wrench and a simple wrench constructed for the dynamic torque measurement. The aerodynamics rotors are manufactured by 3D prototyping technique with similar dimensions and parameters. Numerical solutions are solved by the continuity equation, the Reynolds Averaged Navier-Stokes (RANS) equations and the turbulence model k-ω SST. The quality of the mesh used is evaluated used the Grid Convergence Index (GCI) method, for three different mesh sizes. The rotors analyzes are made in static form for different angles of incidence and for the rotating turbine analyzes are made for differents tip speed ratio (λ). Results show that the helical turbine has a positive static torque coefficient for any rotor angles, as well as conventional two-stage turbine. The dynamic torque coefficient of the helical turbine is higher than the two-stage turbine for most cases and also shows less torque variation along each rotation. Consequently, the power coefficient of the helical rotor also become higher, with a maximum value found on the order of 11.8% for a λ of 0.65 in the experimental case, and 8.4% for the same λ number when compared with the two-stage rotor. The relative errors between the numerical simulations and the experimental results are between 2.16% and 13.4%. A generated power estimate is made for both cases, for a tip speed ratio of 0.65, where the helical turbine provides better results compared to two-stage rotor in order of 13.6% for a velocity of 10.4 m/s.

Este trabalho apresenta o estudo multidisciplinar de uma micromáquina a vapor concebida para a utilização em sistemas de geração distribuída. O foco da pesquisa é o desenvolvimento do modelo matemático da micromáquina, que requereu conhecimentos da termodinâmica e suas leis, e a aplicação de conceitos de dinâmica, vibrações e controle, entre outros. Para a validação experimental do modelo foi reconstruída uma micromáquina já existente; também foi realizado o projeto da bancada, a seleção da instrumentação e a sua calibração. O estudo apresenta ainda a comparação entre os resultados teóricos e experimentais, bem como a sua análise e interpretação. / A multidisciplinary study of a micro steam engine conceived for distributed generation systems is presented. The research focuses on the development of the mathematical model of the micro engine, which required the knowledge of Thermodynamics and its laws, and concepts of dynamics, vibration and control, among others. In order to experimentally validate the model, a previous micro engine was redesigned and rebuilt; likewise, a new bench was designed, together with the selection and calibration of the measurement systems. The study also presents the comparison between experimental and theoretical results, as well as their analysis and discussion.