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[en] VORTEX STATES IN UNCONVENTIONAL SUPERCONDUCTORS / [pt] ESTADOS DE VORTICES EM SUPERCONDUTORES NAO-CONVENCIONAISMARCO E SILVA DE MELO TAVORA 12 June 2003 (has links)
[pt] A teoria de Bardin, Cooper e Schrieffer (BSC) teve enorme
sucesso na explicação das propriedades da maior parte dos
materiais supercondutores. Esses materiais, onde a teoria
BCS se aplica, são denominados supercondutores
convencionais. A observação do aparecimento de
supercondutividade não-convencional em diversos materiais
reabriu as discussões sobre o fenômeno. Enquanto a
transição para fase supercondutora em materiais
convencionais envolve apenas a quebra da simetria de
calibre, no caso dos materiais não-convencionais, a mesma é
caracterizada pela quebra de diversas simetrias adicionais.
O mecanismo microscópico da supercondutividade nessas novas
classes de materiais ainda é uma questão em aberto. no
entanto, muitas propriedades físicas podem ser extraídas
apenas de conciderações sobre as simetrias do parâmetro de
ordem supercondutor, que está intimamente ligadoá função de
onda do par de Cooper. Neste trabalho são analisadas
algumas propriedades destes novos supercondutores baseadas
em critérios de simetria. Um enfoque especial é dado à
classe dos supercondutores não-convencionais onde há uma
quebra de simetria de reversão temporal. Para estes
materiais são previstas algumas propriedade bem pouco
usuais. Quando a estrutura cristalina tiver alta simetria,
é possível o surgimento de uma polarização de um spin no
condensado. Nestes casos, a magnetização intrínseca pode
levar à formação de uma fase espontânea de vórtices. Ocorre
também uma forte anisotropia na resposta do supercondutor
frente à aplicação de campos magnéticos externos. / [en] The theory of Bardeen, Cooper and Schrieffer (BCS) had
great success in explaining most properties of
superconducting materials. These materials, where BCS
applies, are denominated conventional superconductors. the
experimental evidence of unconventional superconductivity
in several materials reopened discussions about the
phenomenon. While, in conventional materials, the
superconducting phase involves only the breaking of gauge
symmetry, in the unconventional materials the phase is
characterized by several additional broken symmetries. The
microscope mechanism of superconductivity in this new
classes of materials is still an open question. However,
many phisical properties can be understood considering only
symmetries of the superconducting order parameter, which is
intimately linked to Cooper pair wave function. In this
work some properties of these new superconductors are
analyzed based symmetry criteria. Special emphasis is given
to the class of unconventional superconductors where time-
reversal symmetry is broken. For these materials, some
unusual properties are predicted. When the crystal
structure has high symmetry, the appearence of a spin
polarization in the condensate is possible. In these cases,
an intrinsic magnetization can lead to the information of
a spontanous vortex phase. A strong anisotropic response
to an externally applied magnetic field also occurs.
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[pt] ESCOAMENTO SECUNDÁRIO EM UM ANULAR PARCIALMENTE OBSTRUÍDO COM ROTAÇÃO DO CILINDRO INTERNO / [en] SECONDARY FLOW IN PARTIALLY-OBSTRUCTED ANNULAR SPACE WITH INNER CYLINDER ROTATION25 April 2005 (has links)
[pt] O escoamento em um espaço anular parcialmente obstruído é
estudado
para uma geometria entre cilindros concêntricos. A
obstrução parcial é uma
primeira aproximação de um escoamento em um espaço anular
com um leito de
cascalhos sedimentado que ocorre no processo de perfuração
de poços para
produção de óleo e gás, particularmente no caso de poços
inclinados e
horizontais. A presença de uma placa de obstrução parcial
promove a assimetria
no escoamento de tal modo que interfere na formação do
regime de vórtices de
Taylor. O campo de velocidade para esses escoamentos foi
obtido via solução
numérica e experimental. Nas simulações numéricas, as
equações de
conservação de massa e quantidade de movimento linear foram
resolvidas para
um escoamento de fluido newtoniano e não newtoniano pela
técnica de volumes
finitos. Os resultados experimentais foram obtidos a partir
de campos
instantâneos e médios de velocidade em planos meridionais
do espaço anular
usando a técnica de velocimetria por imagens de partículas
(PIV). As medições
focalizaram a obtenção do número de Reynolds rotacional
crítico e a obtenção
do perfil de velocidade axial passando pelo olho do
vórtice. Os resultados
mostram que o número de Reynolds crítico é diretamente
afetado pelo grau de
obstrução do espaço anular, assim como a largura dos
vórtices de Taylor. O
resultado dos perfis de velocidade axial calculados
concorda bem com os
resultados obtidos experimentalmente. A transição para o
regime de vórtices de
Taylor também é bem prevista pelo método numérico. Os
resultados numéricos
para a largura dos vórtices de Taylor não apresentam boa
concordância,
dependendo das condições de contorno estipuladas. A
presença da placa de
obstrução parcial promove uma recirculação circunferencial
no escoamento que
interage com o escoamento de vórtices de Taylor formando um
escoamento
complexo a partir de níveis de obstrução moderados. / [en] The flow inside a horizontal annulus due to the inner
cylinder rotation is
studied. The bottom of the annular space is partially
blocked by a plate parallel to
the axis of rotation, thereby destroying the
circumferential symmetry of the
annular space geometry. This flow configuration is found in
the drilling process of
horizontal petroleum wells, where a bed of cuttings is
deposited at the bottom
part of the annulus. The velocity field for this flow was
obtained both numerically
and experimentally. In the numerical work, the equations
which govern the threedimensional,
laminar flow of Newtonian and non-Newtonian liquids were
solved
via a finite-volume technique. In the experimental
research, the instantaneous
and time-averaged flow fields over two-dimensional
meridional sections of the
annular space were measured employing the particle image
velocimetry (PIV)
technique, both for Newtonian and power-law liquids.
Attention was focused on
the determination of the onset of secondary flow in the
form of distorted Taylor
vortices. The results showed that the critical rotational
Reynolds number is
directly influenced by the degree of obstruction of the
flow. The influence of the
obstruction is more perceptible in Newtonian than non-
Newtonian liquids. The
larger is the obstruction, the larger is the critical
Taylor number. The height of the
obstruction also controls the width of the vortices. The
calculated steady state
axial velocity profiles agreed well with the corresponding
measurements.
Transition values of the rotational Reynolds number are
also well predicted by the
computations. However, the measured and predicted values
for the vortex size
do not agree as well. Transverse flow maps revealed a
complex interaction
between the Taylor vortices and the zones of recirculating
flow, for moderate to
high degrees of flow obstruction.
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