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[en] GRANULAR CLUSTERS STABILITY: INFLUENCE OF THE COEFFICIENT OF RESTITUTION / [pt] ESTABILIDADE DE AGLOMERADOS GRANULARES: INFLUÊNCIA DO COEFICIENTE DE RESTITUIÇÃOEDUARDO THIESEN MAGALHAES COSTA 16 July 2008 (has links)
[pt] Esta tese tem como objetivo estudar o comportamento de
equilíbrio de um sistema granular unidimensional, composto
por um aglomerado e um gás formado por um único grão.
Analisamos o comportamento de longo prazo de variáveis do
aglomerado, tais como a pressão, a velocidade média
quadrática e o espaçamento entre os grãos, para uma
variedade de coeficientes de restituição dependentes da
velocidade relativa. Foi proposta uma forma para a
dependência entre o coeficiente de restituição e a
velocidade relativa entre os grãos, que possui como casos
particulares modelos encontrados na literatura, como o
visco-elástico e o caso em que o coeficiente independe
da velocidade. Os resultados obtidos, dissolução do
aglomerado quando há dependência entre o coeficiente e a
velocidade, e a permanência do mesmo quando não há, estão
de acordo com estudos hidrodinâmicos que apontam para a
natureza transiente das instabilidades na densidade de gases
granulares, cujo coeficiente de restituição depende da
velocidade. / [en] This thesis aims to study the behavior of a one-dimensional
granular system, composed of a cluster and a gas formed by
only one grain. We analyze the behavior of long-term
variables of the cluster, such as a pressure, the RMS
velocity and mean space between grains, for a variety of
velocity dependent coefficients of restitution. We proposed
a form for the dependence of the coefficient of restitution
on the relative velocity between grains, which shows
as particular cases important classes of models found in
the literature, such as the visco-elastic and the
coefficient of restitution independent of the velocity. The
results obtained show the dissolution of the cluster when
there is dependence between the coefficient and speed, and
permanence of the cluster when the dependence exists, in
accordance with the hydrodynamic studies pointing to the
transient nature of the instabilities in the density of
the granular gas, whose cofficient of restitution depends on
the speed.
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[en] EXTENDING A SOFTWARE INFRASTRUCTURE FOR CLUSTER COMPUTING WITH SUPPORT FOR PROCESSOR RESERVATION / [pt] ESTENDENDO UMA INFRA-ESTRUTURA DE SOFTWARE PARA AGLOMERADOS DE COMPUTADORES COM UM SUPORTE A RESERVA DE PROCESSADORRONALDO LUIZ CONDE PEREIRA 23 July 2007 (has links)
[pt] O objetivo deste trabalho é estudar a integração de
mecanismos de reserva
de recursos computacionais em infra-estruturas de software
para aglomerados
de computadores. Para realizar esse estudo, foi utilizado
o framework CSBase,
que é uma infra-estrutura de software concebida com o
intuito de dar apoio à
implementação e integração de aplicações científicas em
ambientes distribuídos
e heterogêneos. O CSBase oferece suporte à execução de
aplicações em
ambientes distribuídos e ao gerenciamento de usuários e de
recursos
computacionais, tais como computadores, arquivos de dados
e aplicações.
Entretanto, as primeiras aplicações desenvolvidas com o
CSBase já
demonstraram que são necessários mecanismos que permitam
um melhor
gerenciamento e controle dos recursos computacionais
disponíveis em
ambientes distribuídos, e especialmente em aglomerados de
computadores
dedicados à execução de aplicações de alto desempenho.
Neste trabalho,
apresentamos uma extensão ao framework CSBase que
possibilita a reserva de
processador para aplicações de usuários do sistema, e
assim permitindo um
gerenciamento mais eficiente dos recursos computacionais
disponíveis. Essa
extensão também garante que serão efetuadas as adaptações
necessárias para
acomodar eventuais variações no perfil de uso do
processador por parte das
aplicações. Como resultado dessa extensão, obteve-se a
integração entre a
monitoração de recursos distribuídos, a iniciação remota
de aplicações, e um
mecanismo de reserva de processador que proporcionou uma
melhor utilização
das máquinas disponíveis. / [en] The goal of this work is to study the integration of
resource reservation
mechanisms with software infrastructures for cluster
computing. To perform this
study, we used the CSBase framework, which is a software
infrastructure
conceived to support the implementation and integration of
scientific applications
in heterogeneous and distributed environments. CSBase
offers support for
application execution in distributed environments, as well
as support for
management of users and computational resources, such as
computers, data
files and applications. However, the first applications
developed with CSBase
showed that it requires mechanisms to allow a better
management of resources
available in distributed environments, and especially in
clusters of computers
dedicated to execute high performance applications. In
this work, we present an
extension to CSBase that provides the reservation of
processor time to user
applications, thus allowing a more efficient resource
management. This extension
also guarantees that all required adaptations will be
performed to accommodate
variations in the applications´ processor usage profile.
As a result of this
extension, we achieved the integration of mechanisms for
distributed resource
monitoring, remote application execution, and processor
reservation, providing a
better utilization among the available machines.
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[en] MEASUREMENT OF THE CONTRIBUTION OF INDUSTRIAL CLUSTERS FOR LOCAL DEVELOPMENT IN THE STATE OF RIO DE JANEIRO / [pt] AVALIAÇÃO DA CONTRIBUIÇÃO DE AGLOMERADOS PRODUTIVOS PARA O DESENVOLVIMENTO LOCAL NO ESTADO DO RIO DE JANEIROGUSTAVO LOPES OLIVARES 21 October 2011 (has links)
[pt] A dinamização de vocações econômicas locais e regionais através da
estruturação de aglomerados produtivos tem sido amplamente reconhecida como
fator de aceleração do processo de desenvolvimento da economia fluminense. O
interesse por essa configuração organizacional, especialmente entre empresas de
pequeno porte, vem aumentando significativamente, caracterizando-se como um
dos temas principais nas agendas de pesquisa de instituições públicas e privadas.
Essa nova configuração de micro e pequenas empresas geograficamente
concentradas em torno de atividades econômicas foi resultado do processo de
desintegração vertical ocorrido após a Segunda Guerra Mundial, transformando-se
em um poderoso instrumento de desenvolvimento local e assim contribuindo com
sua parcela para a geração de emprego, renda e qualidade de vida. Este trabalho
tem como objetivo avaliar a contribuição dos aglomerados produtivos para o
desenvolvimento local no Estado do Rio de Janeiro. Para tanto, duas metodologias
amplamente reconhecidas na literatura serviram de base para a geração de uma
nova abordagem aplicável ao estudo das aglomerações produtivas fluminenses. Os
estudos demonstraram que de um universo de 6.640 aglomerados produtivos
potenciais em três anos-base 1999, 2004 e 2009, 165 apresentaram importância
reduzida ou elevada em pelo menos um desses anos e 29 configuraram-se, ao
longo das séries temporais, como de experiência positiva por apresentarem uma
contribuição crescente para o desenvolvimento local, em termos de número de
empregos. / [en] Dynamism of local and regional economic vocation by the clusters
structure has been widely recognized as an acceleration factor that has great
impact in the process of economic development of Rio de Janeiro State. The
interest for such industrial configuration especially among small enterprises has
been increasing sharply and becoming one of the leading research subjects for
both public and private institutions. Such new configuration involving small
enterprises geographically concentrated around economic activities emerged as a
result of the vertical disintegration process after the Second World War, becoming
a powerful tool applied to local development, and thus contributing in part for
employment generation and life quality. The present study aimed to measure the
contribution of industrial clusters for local development in Rio de Janeiro State.
To perform it two widely recognized methodologies to assess industrial clusters
were combined to generate a new approach applied to characterize the research
subject. The results showed that from a universe of 6.640 potential clusters along
three base-years (1999-2004-2009), 165 had shown reduced or elevated
importance at least in one of the studied years and 29 had shown increased
contribution for local development been nominated in this work as industrial
clusters with positive experience.
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[en] CONTRIBUTION AT CARBOTHERMIC SELF-REDUCTION OF AGGLOMERATES OF MANGANESE OXIDES / [pt] CONTRIBUIÇÃO À AUTO-REDUÇÃO CARBOTÉRMICA DE AGLOMERADOS CONTENDO ÓXIDOS DE MANGANÊSFERRY SABEL BELISARIO BENIQUE 13 December 2007 (has links)
[pt] Neste trabalho, foram feitas experiências de redução em
temperaturas na
faixa de 900°C a 1300°C, usando briquetes auto-redutores
contendo óxidos de
manganês e carvão vegetal, visando investigar o processo
de redução de MnO2
para MnO. É apresentado um panorama geral do manganês,
indicando os
principais produtos, entre eles, o MnO para uso
agropecuário e a liga FeMn,
insumo siderúrgico e evidenciando os aspectos
termodinâmicos e cinéticos no
processamento para a obtenção destes produtos. Cabe
assinalar que o MnO é um
produto intermediário no processo de fabricação da liga
ferro-manganês.
Mostram-se também detalhes do procedimento experimental,
caracterização dos
materiais utilizados e as discussões sobre os resultados
obtidos. Na determinação
das conversões de MnO foi utilizado o método de análise
química de titulação por
complexometría com EDTA. A partir dos resultados
experimentais foi proposto
um modelo para determinação dos parâmetros cinéticos.
Pelos resultados da
redução de Mn+4 para Mn+2, foi possível distinguir dois
estágios nas temperaturas
ensaiadas. O primeiro estágio foi marcado por altas
velocidades de reação, a até
aproximadamente 10 minutos de experimentação, alcançando
conversões elevadas
de MnO; como foi o caso dos ensaios nas temperaturas de
1000°C e 1200°C, que
já indicavam em 10 minutos valores de conversões iguais a
0.94. Já para o
segundo estágio, após os 10 minutos iniciais de
experimentação, as velocidades e
os valores da conversão apresentaram uma queda, sugerindo
que o produto do
primeiro estágio, o MnO, poderia estar começando a se
transformar em outra
substancia ( provavelmente o Mn3C ). Por não ser objetivo
desta dissertação
determinar a natureza da citada transformação, apenas a
evidência de sua
ocorrência foi aqui explicitada, ficando os estudos mais
detalhados para outro
trabalho. O modelo cinético concluiu que o processo se
passava essencialmente
em duas etapas : uma para tempos curtos e outra para
tempos longos, sendo o
tempo de experimentação em torno de 10 minutos a fronteira
destas etapas . O valor da energia de ativação para a
etapa em tempos menores, ou seja, inferiores a
10 minutos, foi, nas temperaturas estudadas, 1000, 1100,
1150 e 1200°C, de 11,50
KJ/mol e o fator de freqüência pré-exponencial 0,057 mHz,
sugerindo um
controle difusional.. Já para os tempos maiores que 10
minutos, os experimentos
nas temperaturas de 900, 1000, 1100, 1150, 1200 e 1300°C,
muito embora não se
tenha pesquisado a natureza do novo composto (
possivelmente o carboneto de
manganês ), forneceu para a energia de ativação o valor de
46,10 KJ/mol e para o
fator de freqüência pré-exponencial 48,045 Hz, sugerindo,
em conseqüência, um
mecanismo predominantemente misto, ou seja,
equilibradamente difusional e
químico. / [en] In this work, aiming at the investigation on the reduction
process of
manganese dioxide to manganese oxide, experiments were
made using selfreducing
briquettes containing manganese oxides and charcoal, at
temperatures
ranging from 900 to 1300oC. A general overview of the
manganese is presented,
indicating its principal products such as, the farming
usage of MnO and the
steelmaking application of the FeMn alloys, also
emphasizing the
thermodynamical and kinectical aspects of their
productions. It is worthwhile to
emphasize that MnO is an intermediary product in the
production of the FeMn
alloy. Experimental details concerning materials
characterization and discussion
on the obtained results, are also presented. In the
determination of the MnO
conversion the complexometric titration with EDTA chemical
procedure was
applied. From these determinations a model was proposed
for the calculation of
the kinectic parameters. The experimental results of
reduction, from Mn+4
towards Mn+2 , it was possible to identify two stages for
the reactions in the
temperature range from 900 to 1300 C. An onset stage was
marked by high
reaction rates, lasting for the first 10 minutes,
achieving high MnO conversions.
In the experiments carried out in the range of 1000 to
1200oC, for instance, a 0,94
conversion was attained within just 10 minutes. As for the
second stage,
beginning after 10 minutes, the conversion showed a
decrease, suggesting that the
product of the first stage, the MnO, could be suffering a
transformation,
generating an other substance - probably Mn3C. Being this
a new process, out of
the scope of this work, its elucidation is left here as a
suggestion for later works.
Wrapping up the kinetic model, a time frontier between the
two processes, around
10 minutes, was considered . Below this limit, i.e., in
the temperatures - 1000,
1100, 1150 and 1200oC -, the process exhibited an apparent
activation energy of
11.50 kJ x mol -1 and a pre-exponential frequency factor
of 57 µHz, inferring a diffusion control. As for times
beyond 10 minutes, in experiments at 900, 1000,
1100, 1150, 1200 e 1300°C, though the nature of a new
compound was not probed
- possibly a manganese carbide - it was possible to
measure a new apparent
activation energy, 46.10 kJ x mol -1 , with a pre-
exponential frequency factor of 48
Hz, values coherent with a mixed control, i.e., between
the diffusional and the
chemical mechanisms.
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[en] A CELL DYNAMIC SYSTEM MODEL APPLIED TO A GRANULAR GAS IN PRESENCE OF CLUSTERS / [pt] UM MODELO DE CÉLULAS DINÂMICAS APLICADO AO GÁS GRANULAR NA PRESENÇA DE AGLOMERADOSADRIANO JOSE AGUIAR MARCAL 05 January 2005 (has links)
[pt] Neste trabalho estudamos o comportamento dinâmico de um gás
granular a baixa densidade do ponto de vista hidrodinâmico.
Fazemos também uma análise de instabilidade linear das
equações de Navier-Stockes para tais sistemas. Finalmente,
construímos um modelo de sistema de Células Dinâmicas para
simular computacionalmente esses sistemas e o aplicamos a
um gás granular, a fim de entender um pouco mais sobre seus
comportamentos dinâmicos, inclusive a formação de
aglomerados, sob as mais variadas condições de contorno. / [en] In this work we study the dynamic behavior of a granular
gas at low density from the hydrodynamic point of view. We
also perform a linear instability analysis of the Navier-
Stockesfor for such systems. Finally, we construct a cell
dynamic systems model to simulate computationally these
systems and apply it for a granular gas in order to
understand a little more about its dynamic behavior,
enclose formation of clusters, under several boundary
conditions.
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[en] EXPERIMENTAL AND THEORETICAL ANALYSIS OF (NH3)NNHM(+)(-) ION CLUSTERS DESORBED FROM SOLID AMMONIA BOMBARDED BY 65 MEV ION PROJECTILES / [pt] ESTUDO TEÓRICO E EXPERIMENTAL DE AGREGADOS IÔNICOS (NH3)NNHM(+)(-) DESSORVIDOS DE AMÔNIA SÓLIDA BOMBARDEADA POR ÍONS DE 65 MEVRAFAEL MARTINEZ RODRIGUEZ 31 March 2008 (has links)
[pt] Um espectrômetro de massa tipo tempo-de-vôo, montado no
Laboratório
Nacional de Luz Síncrotron (Campinas - SP), foi utilizado
para analisar os íons
dessorvidos de uma amostra de amônia condensada
(temperaturas de análise: 25 a
150 K) ao ser impactada por fragmentos de fissão do 252Cf.
O espectrômetro
permite identificar e determinar as abundâncias das
espécies iônicas dessorvidas.
Quanto à parte teórica, foram feitos cálculos para
determinar as estruturas mais
estáveis dos agregados de NH3 e para determinar suas
dinâmicas de emissão de íons
secundários observados na parte experimental.
A amônia foi escolhida por sua semelhança com a água, uma
molécula muito
bem estudada. Outra razão é o atual interesse em determinar
a formação de
compostos orgânicos nas superfícies de corpos
interestelares, uma vez que está
comprovada a presença da amônia naquelas superfícies. Nos
espectros obtidos
observa-se a formação de agregados de amônia que podem ser
representados por
(NH3)nNHm
± com n = 0-30 e m = 0-5, para íons positivos, e com n = 0-
3 para íons
negativos. Uma forma de evidenciar a possibilidade de
formação de novos
compostos foi realizar experiências com a mistura NH3-CO,
com a mesma
montagem experimental utilizada para a amônia. Observa-se
no espectro obtido
(antes da sublimação do CO a 30 K) linhas de massa
resultantes de reações
primárias que correspondem a íons moleculares híbridos com
estrutura CnOmHl+.Os cálculos teóricos referentes às
estruturas dos agregados foram realizados través do
programa Jaguar 5.5 e Jaguar 6.0. O objetivo é determinar
as estruturas mais estáveis dos agregados iônicos da amônia
através da teoria DFT (Teoria do Funcional de Densidade)
por meio da minimização da energia. Encontrou-se uma
relação direta entre as estabilidades determinadas e as
abundâncias relativas no espectro de massa. Finalmente
foram realizados cálculos com o modelo teórico de dessorção
iônica induzida por elétrons. Os resultados de distribuição
de velocidades e energias foram comparados com os dados
experimentais dos agregados da amônia (n = 0, 4),
apresentando uma concordância razoável em valor absoluto,
mas moderada em forma. / [en] A time-of-flight mass spectrometer, mounted at the
Laboratório National de
Luz Síncrotron (Campinas - SP), was used to analyze
desorbed ions of a condensed
ammonia sample (analyzing temperatures: 25 - 150 K) being
impacted by 252Cf
fission fragments . The spectrometer allows identifying and
determining the relative
yields of ionic desorbed species. Besides, it had been made
theoretical calculations
to determine the most stable cluster structures as well as
to determine the emission
dynamics of NH3 clusters observed in the experimental part.
The ammonia was chosen because of its similarity with the
water molecule
(very well studied). Another reason is the current interest
in determining the organic
compounds formation in the interstellar surfaces, now that
it is proven the presence
of ammonia in those surfaces. The measured spectra show the
formation of
ammonia clusters that can be represented by (NH3)nNHm
± with n = 0 - 30 and m = 0
- 5 for positive ions, and n = 0 - 3 for negative ones. One
way to evidence the
formation possibility of new compound is to perform
experiments with CO-NH3
mixture samples, using the same experimental set up used
for the ammonia. In the
spectrum measured before CO sublimation (30 K), mass lines,
product of primary
reactions, corresponding to hybrid molecular ions having
the CnOmHl
+ structure
were observed.
Theoretical calculations referring to cluster structures
had been carried out
using the programs Jaguar 5,5 and Jaguar 6.0. The objective
is to determine the
most stable structures of the ammonia clusters through the
Density Functional
Theory (DFT) by means of energy minimizations. A direct
relation between the
computed stabilities and the relative abundances in the
mass spectra was found.
Finally calculations with the Secondary Electron Induced
Desorption (SEID) model
had been carried out. Results of velocity and energy
distributions had been
compared with the experimental data of ammonia clusters (n
= 0, 4), presenting a
good agreement in absolute values but moderate agreement in
shape.
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[en] LASER INDUCED DESORPTION IN INSULIN, CARBON AND ALKALI HALIDES / [fr] DÉSORPTION IONIQUE INDUITE PAR LASER EN INSULINE, CARBONE ET HALOGÉNURES ALCALINS / [pt] DESSORÇÃO INDUZIDA POR LASER EM INSULINA, CARBONO E HALETOS ALCALINOSFRANCISCO ALBERTO FERNANDEZ LIMA 12 July 2006 (has links)
[pt] O fenômeno de dessorção iônica a partir da incidência de
pulsos de
radiação laser ultravioleta sobre superfícies em vácuo foi
estudada. A dessorção
de três tipos diferentes de sólidos foi analisada:
insulina, carbono (amorfo e
grafite) e policristais de haletos alcalinos. Os processos
fundamentais da interação
da radiação laser com sólido e o vapor formado, assim como
a evolução do
plasma gerado, foram descritos satisfatoriamente através
de um modelo térmico e
da simulação de espectros de têmpo-de-vôo para os
primeiros instante da
expansão ao vácuo. Um novo método foi proposto para
determinar as velocidades
iniciais e o início da expansão livre em função da
intensidade do laser para LDI
(Laser Desorption Ionization) e MALDI (Matrix Assisted
Laser Desorption
Ionization). Embora o estudo da expansão do plasma gerado
não tenha sido
tratada dinamicamente pela sua complexidade, a análise
utilizando varias
combinações do sólido irradiado permitiram concluir que a
dessorção induzida
por laser pode ser caracterizada por dois processos
fundamentais: i) a atomização
seguida de recombinação dos constituintes do alvo formando
aglomerados e ii) a
emissão de aglomerados pré-formados do material. As
estruturas geométricas
mais estáveis das espécies detectadas foram caracterizadas
utilizando a Teoria do
Funcional da Densidade (DFT) e classificadas
taxonomicamente em função de sua
energia (método D-plot); determinou-se a influência da
estabilidade dessas
estruturas nas abundâncias relativas no espectro de massa. / [en] Ion desorption induced by ultraviolet laser radiation
pulses was studied in
surfaces in vacuum. The ion desorption from three
different solids was analyzed:
insulin, carbon (amorphous and graphite) and polycrystals
of alkali halides. The
main processes involved in the laser-solid and laser-vapor
interactions, as well as
in the plasma evolution, were well described by a thermal
model and by the
simulation of the time-of-flight spectra for the first
moments of the plasma
expansion to vacuum. A new method to determine the initial
velocity and the
beginning of the free expansion regime as a function of
the laser intensity was
proposed for LDI (Laser Desorption Ionization) and MALDI
(Matrix Assisted
Laser Desorption Ionization). Considering the complexity
of the dynamical
treatment of the expansion of the laser-generated plasma,
an analysis by using
several combinations of irradiated solids was performed.
It was established that
the desorption process is characterized by two main
mechanisms: i) the
atomization followed by recombination of the target
elements in clusters and ii)
the emission of preformed clusters of the target material.
The most stable
geometric structures of the measured species were
characterized using Density
Functional Theory (DFT) and classified taxonomically as a
function of their
internal total energy (D-plot method); the influence of
the structure`s stability on
the relative mass abundances was also determined. / [fr] Le phénomène de la désorption ionique induite par des
pulses laser
ultraviolets dans la surface de solides est étudié. Trois
types différents de solides
ont été analysés: insuline, carbone (amorphe, graphite et
CO condensé) et
halogénures alcalins polycristallins (CsI, KI, KBr). La
dynamique des ions
secondaires émis est analysée par la comparaison des
résultats de modélisation
avec leur distributions de vitesse mesurées. Un modèle
thermique est proposé
pour décrire l´interaction entre la radiation laser avec
une pellicule de CsI
polycristallin et aussi avec la plume émise dans ce
processus. Dans le cadre de ce
modèle, une nouvelle méthode est utilisée pour
caractériser le régime de collision
dans lê plasma, soit dans le cas du LDI (Laser Desorption
Ionization), fait sur le
CsI, soit dans le cas du MALDI (Matrix Assisted Laser
Desorption Ionization),
fait sur l´insuline dissoute dans une solution solide d´
ACHC. Il est rappelé que le
ions CsI émis peuvent être reconstitués après une
atomisation complète de la cible
mais ceux des de l´insuline difficilement le peuvent. Pour
mieux comprendre
l´émission des agrégats ioniques Cn
+ et des halogénures alcalins, leurs structures
moléculaires ont été étudiées théoriquement par DFT
(Density Functional
Theory). L´énergie totale de chaque isomère a été calculée
et transformée dans
une nouvelle quantité nommée déviation énergétique (D). Le
graphique D-plot,
oú D est présenté en fonction du nombre de monomères, n,
s´est montré très utile
pour classer les agrégats en familles et pour estimer leur
stabilité, laquelle est liée
vraisemblablement à ses abondances de désorption.
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[pt] MODELAGEM DA REDE POROSA DE AGLOMERADOS DE MINÉRIO DE FERRO: DESENVOLVIMENTO DE UMA METODOLOGIA BASEADA EM MICROTOMOGRAFIA DE RAIOS-X / [en] PORE NETWORK MODELING OF IRON ORE AGGLOMERATES: DEVELOPMENT OF A METHODOLOGY BASED ON X-RAY MICROTOMOGRAPHYIGOR NOGUEIRA LIMA 19 October 2023 (has links)
[pt] Uma das características mais relevantes nos aglomerados de minério de
ferro é a sua porosidade, que impacta fortemente no desempenho desses materiais
nos processos siderúrgicos. O desempenho é diretamente dependente da existência
de uma rede porosa que permite o fluxo de gases pelo interior desses aglomerados
sem comprometer sua integridade física. Neste trabalho, amostras de diferentes
tipos de aglomerados de minério de ferro foram caracterizadas com o auxílio de
técnicas de microtomografia computadorizada de raios X (microCT),
processamento digital de imagens e modelagem de rede de poros (PNM). Com
isso, a influência da microestrutura desses aglomerados na variação da sua
porosidade e permeabilidade foi avaliada. O uso de microCT permitiu uma
visualização 3D da estrutura dos aglomerados, permitindo realizar uma análise da
estrutura interna das amostras para a discriminação do espaço poroso. O pixel size
ideal foi estipulado por meio de diversas capturas com resoluções diferentes. A
PNM foi utilizada para realizar a simulação da permeabilidade absoluta das
amostras, correlacionando com a porosidade, conectividade dos poros e diâmetro
de poros e conexões. Foi realizada uma variação de mais ou menos 5 tons de cinza nos limiares
de segmentação para estipular a sensibilidade do impacto desse parâmetro nos
resultados da modelagem. Os dois aglomerados apresentaram porosidade
parecida, em torno de 20 por cento. Os resultados para piores resoluções apresentaram
uma inconsistência, em muitos casos não possuindo sequer permeabilidade. As
imagens adquiridas com um tamanho de voxel de 2 micrômetros resultaram em cálculos
consistentes de permeabilidade, em torno de 0,4 a 2,4 mD para os briquetes e 0,03
a 1,6 mD para as pelotas, sugerindo que os briquetes são levemente mais
permeáveis. A variação do limiar de segmentação dos poros teve forte impacto
nos resultados das modelagens, influenciando diretamente no valor do cálculo da
permeabilidade absoluta. / [en] One of the most relevant features of iron ore agglomerates is their porosity, which strongly impacts the performance of these materials in steelmaking processes. Performance is directly dependent on the existence of a porous network that allows gas flow through the interior of these agglomerates without compromising their physical integrity. This study characterized samples of different iron ore agglomerates using X-ray microcomputed tomography (microCT), digital image processing, and pore network modeling (PNM). The influence of the microstructure of these agglomerates on the variation of their porosity and permeability was evaluated. MicroCT enabled a 3D visualization of the agglomerate structure, allowing for an analysis of the internal structure of the samples to discriminate the porous space. The ideal pixel size was determined through various captures at different resolutions. PNM was used to simulate the absolute permeability of the samples, correlating it with porosity, pore connectivity, and pore and connection diameter. A variation of more or less 5 gray tones in the segmentation thresholds was performed to determine the sensitivity of this parameter s impact on the modeling results. The two agglomerates had similar porosity of around 20 percent. The results for lower resolutions showed inconsistency, with many cases lacking permeability altogether. Images acquired with a pixel size of 2 micrometers resulted in consistent permeability calculations, ranging from 0.4 to 2.4 mD for briquettes and 0.03 to 1.6 mD for pellets, indicating that briquettes are slightly more permeable. The variation of pore segmentation threshold had a strong impact on the modeling results, directly influencing the value of the absolute permeability calculation.
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[pt] OTIMIZAÇÃO ESTRUTURAL DE AGLOMERADOS DE CARBONO POR PROGRAMAÇÃO GENÉTICA / [en] STRUCTURE OPTIMIZATION OF CARBON CLUSTERS BY GENETIC PROGRAMMINGROGERIO CORTEZ BRITO LEITE POVOA 23 October 2018 (has links)
[pt] Esta dissertação investiga o uso da Programação Genética para otimização estrutural de aglomerados de carbono. O objetivo primordial do estudo de cálculos que descrevam as interações de um aglomerado é encontrar o arranjo de átomos que corresponde à menor energia, ou àqueles que possuem energias próximas, já que estes são os candidatos mais prováveis de serem formados. Recentemente, na
área da Inteligência Computacional, estudos apresentaram um novo método de otimização, chamado de Otimização por Programação Genética (OPG), com resultados promissores, avaliados em diversos casos de referência. A partir destes resultados, esta pesquisa aplica, de forma inédita, a abordagem OPG em
problemas de otimização estrutural de aglomerados. Para fins de comparação, foram realizadas otimizações independentes utilizando o modelo tradicional de Algoritmos Genéticos (AGs). Neste trabalho, foram realizados vários ensaios computacionais utilizando os métodos OPG e AG para otimizar a geometria, ou seja, encontrar a estrutura de menor energia, de aglomerados de carbono de 5 a 25 átomos. Para o cálculo da energia, foi utilizado o potencial de Morse. Os valores das energias encontrados e as geometrias de cada aglomerado foram comparados com casos já publicados na literatura. Os resultados mostraram que, para os aglomerados menores, os dois métodos foram capazes de encontrar os mínimos globais, mas com o aumento do número de átomos, o OPG apresenta resultados superiores ao AG. Quanto ao tempo de execução por avaliação, o AG se mostrou significativamente mais rápido do que o do OPG, devido à sua representação direta das posições dos átomos, de um aglomerado, em um cromossomo. Porém a
superioridade dos resultados OPG em relação ao AG indicou que a melhoria na sua implementação poderá ser de grande utilidade na área de simulação de aglomerados atômicos ou moleculares. / [en] This dissertation investigates the use of Genetic Programming for the structural optimization of carbon clusters. The main objective concerning computations that describe the interactions of a cluster is to find the arrangements of atoms corresponding to the lowest energy, since these are the most likely candidates to be formed. It has been recently introduced in the area of Computational Intelligence a new optimization method, called Optimization by Genetic Programming (OGP), showing promising results for several benchmark cases. Based on these results, the present work aimed at the application of OGP for the geometry optimization of carbon clusters. For comparison purposes, independent optimizations using the standard genetic algorithm (GA) approach were carried out. Several optimization trials were performed using both GA and OGP in order to find the best geometries of carbon clusters with size ranging from
5 to 25 atoms. The energy was calculated using the Morse potential. Resulting energies and geometries were compared to previously published results. Both GA and OGP were able to find the global minimum for the smaller clusters. However, upon increasing the number of atoms, the OGP presented better results compared to the GA. Concerning the execution time for each evaluation, the GA is significantly faster than the OGP due to its direct representation of the positions of atoms of a cluster in a chromosome. However, the superiority of the OGP results compared to the GA results suggests that an effort towards the improvement of the implementation of OGP could lead to a very powerful optimization tool to be used by the scientific community.
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