A paralelização de aplicaçõpes envolvendo a solução de problemas definidos sob o escopo da Dinâmica dos Fluidos Computacional normalmente é obtida via paralelismo de dados, onde o domínio da aplicação é dividido entre os diversos processadores, bem como a manutenção do balancecamento durante a execução é um problema complexo e diversas heurísticas têm sido desenvolvidas. Aplicações onde a simulação é dividida em diversas fases sobre partes diferentes do domínio acrescentam uma dificuldade maior ao particionamento, ao se buscar a distirbuição equlibrada das cargas em todas as fases. este trabalho descreve a implementação de mecanismos de particionamento e balanceamento de carga em problemas multi-fase sobre clusters de PCs. Inicialmente é apresentada a aplicação desenvolvida, um modelo de circulação e transporte de susbtâncias sobre corpos hídricos 2D e 3 D, que pode ser utilizado para modelar qualquer corpo hídrico a partir da descrição de sua geometria, batimetria e condições de contorno. Todo o desenvolvimento e testes do modelo foi feito utilizando como caso de estudo o domínio do Lago Guaíba, em Porto Alegre. Após, são descritas as principais heurísticas de particionamento de domínio de aplicações multi-fase em clusters, bem como mecanismos para balanceamento de carga para este tipo de aplicação. Ao final, é apresentada a solução proposta e desenvolvida, bem como os resultados obtidos com a mesma.

O trabalho se concentra no estudo de um sistema de conversão de energia a partir de movimentos oscilatórios. Toma-se como exemplo de aplicação e objetivo norteador do estudo o aproveitamento da oscilação de uma boia marítima, oriunda do movimento ondulatório da água, como fonte de energia mecânica primária oscilatória, para de prover energia elétrica ao sinalizador da referida boia. O movimento da boia é modelado por um movimento com forma de onda sinusoidal, de acordo com as referências bibliográficas. A baixa frequência do acionamento força a escolha da topologia por uma que propicie alta densidade magnética. Após uma revisão sobre os materiais magnéticos e das topologias, optou-se pela topologia radial com duplo rotor, imãs permanentes de NdFeB e enrolamento toroidal. Após a análise numérica através do Método dos Elementos Finitos foi projetado e construído o protótipo do gerador. A maioria das peças componentes do gerador foram fabricadas no próprio Laboratório de Máquinas Elétricas, Acionamentos e Energia, LAMEAE – UFRGS. Paralelamente a construção foi feita a modelagem analítica do gerador. Primeiro, foi feita a modelagem do campo magnético com a correção do efeito da ranhura, pelo Fator de Carter e após, foi modelada a tensão induzida a partir de movimento constante e de um movimento sinusoidal. A modelagem analítica do sistema dinâmico foi baseada no método de Lagrange. E finalmente, são apresentados os resultados e são feitas as validações entre os métodos analítico, numérico e experimental. Os ensaios experimentais foram feitos variando a frequência do acionamento e a amplitude do movimento do acionador. E finalmente, a utilização de um conversor CC-CC na saída do gerador, mostrou-se que pode ser uma solução para a utilização do protótipo em uma boia de sinalização. / This work focuses on the study of a power conversion system driven by an oscillating movement. The example of application taken into account as a guiding target of this study is the utilization of a sea buoy, exposed to the wave motion of the water, as the prime mover, a renewable source of oscillating mechanical energy, in order to supply power to the previously mentioned buoy flag. The movement of the float is modeled by a sine wave, according to the references. The low frequency of the sea waves requires a machine topology that provides high magnetic density. After a review of magnetic materials and topologies, the radial topology with dual rotor, permanent magnets NdFeB and toroidal winding was chosen. With the numerical analysis using the Finite Element Method the generator is designed and built. Most of generator parts were manufactured in the Electrical Machines Laboratory at UFRGS. In addition to the prototype construction, analytical modeling was studied. First, the magnetic field modeling was performed with the correction of the effect of the slotting, with the Carter’s factor and also the induced voltage was modeled for a sinusoidal constant prime mover’s movement. The analytical modeling of the dynamic system was based on the equation of Lagrange. Finally, the results are validated with the investigation on the analytical, numerical and experimental methods. Experimental tests were performed by varying the actuation frequency and amplitude of the prime mover’s oscillation. At the end, the use of a DC-DC converter is proposed as the generator’s power output to feed the signaling buoy.

Nesta tese de doutorado apresentamos um conjunto de estudos em sistemas com atraso, especialmente no contexto de lasers realimentados. O paradigmático modelo fisiológico de Mackey-Glass nos introduz no contexto de sistemas atrasados por ser simples e já, bastante estudado. Na sequencia, um modelo de lasers de CO 2 com realimentação eletro-óptica e o modelo de Lang-Kobayashi para lasers de semicondutor são estudados em detalhes. O espago de parâmetros do modelo de Mackey-Glass apresenta fases regulares e caóticas, compondo um complexo mosaico de rotas para o caos. Cascatas de dobramento de período são observadas, além de um novo tipo de comportamento caracterizado pela adição de picos por deformação do perfil da solução. Além disso, percebemos que a implementag5,o do atraso não implica em mudança instantânea na dinâmica, revelando uma "letargia" do sistema frente a influencia do atraso. Também observamos a acumulação de shrimps no espaço de parâmetros, sendo que nestas estruturas podemos fracionar a solução em segmentos, de forma que ao passarmos de uma estrutura para outra, a solução apenas apresenta a adição de alguns destes segmentos na sua composição. O espaço de parâmetros do modelo de laser de CO 2 com realimentação sem atraso apresenta dois tipos de descontinuidade no período das soluções associadas: uma divergência com o aumento da voltagem de bias (B), e um aumento abrupto com a variação conjunta da voltagem de bias e do ganho de realimentação (r). O efeito deste salto no espaço de fase y x z e discutido. A implementação do atraso (T 0) e o incremento deste tempo de atraso revelou, inicialmente, uma contração das fases periódicas complexas no piano r x B, ate sua completa extinção. Após um intervalo de inatividade dinâmica, o continuo aumento de T revelou o ressurgimento de complexas fases de soluções periódicas e caóticas. No modelo de Lang-Kobayashi, mostramos que as transições observadas no comportamento dinâmico da intensidade do laser quando o tempo de atraso e variado estão relacionadas com a criação e destruição dos chamados Modos de Cavidade Externa (ECMs). Por outro lado, o incremento da corrente de bombeamento P mostrou uma gradual cornplexificação da solução, alternando solug5es periódicas, levemente irregulares e ca6ticas. O piano T x P mostrou uma rica distribuição deste tipo de soluções, formando estruturas bem definidas no espaço de parâmetros. Multiestabilidade também foi observada neste modelo. / In this thesis we present a series of studies in delayed systems, specially in the context of feedback lasers. The paradigmatic Mackey-Glass model introduces us in the context of delayed sistems, for being both simple and largely studied. Additionally, a model for CO2 lasers with electro-optical feedback, and the Lang-Kobayashi model for semiconductor lasers are studied in details. The parameter space of the Mackey-Glass model presents phases of regular and chaotic behavior, composing a complex mosaic of routs to chaos. Period doubling cascades are observed, along with a new type of behavior, characterizing the peak adding by waveform deformation of the solution. In addition, we see that the implementation of the delay time does not instantaneously changes the dynamics, revealing a "lethargic" behavior of the system under the delay influence. We also observed the accumulation of shrimps in parameter space, and in these structures we can divide the solution in segments, in a way that when we jump from one of these structures to another, the solution is simply added by one of these segments in its composition. The parameter space of the CO 2 laser model with feedback (without delay) presents two types of discontinuities in the period of the associated solutions: a divergence, with the increasing of the bias voltage (B), and a sharp increase with the joint variation of the bias voltage and the feedback gain (r). The effect of this jump in phase space y x z is discussed. The implementation of the delay (T 0) revealed the existence of low complexity regimes in r x B plane under the variation of T. The increasing of this delay time revealed, initially, a contraction of the complex periodic phases in r x B plane, until its complete disappearance. After a range of dynamical inactivity, the further increasing in 7- revealed the reappearance of complex phases with periodic and chaotic solutions. In the Lang-Kobayashi model, we showed that the transitions observed in the laser intensity dinamical behavior while the delay time is varied are related to the creation and destruction of the External Cavity Modes (ECM). On the other hand, the increasing of the pump current P showed a gradual complexification of the solution, alternating periodic, lightly irregular, and chaotic solution. The T x P plane showed a rich distribution of these types of solutions, composing well defined structures in parameter space. Multistability was also observed in this model.

Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil. Departamento de Engenharia Civil, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto. / Submitted by giuliana silveira (giulianagphoto@gmail.com) on 2016-01-25T17:10:54Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_AplicaçõesAnáliseLimite.pdf: 895591 bytes, checksum: 9dde4a5077cde8a09b4f852df048ed9f (MD5) / Approved for entry into archive by Oliveira Flávia (flavia@sisbin.ufop.br) on 2016-01-26T16:04:54Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_AplicaçõesAnáliseLimite.pdf: 895591 bytes, checksum: 9dde4a5077cde8a09b4f852df048ed9f (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-28T14:13:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_AplicaçõesAnáliseLimite.pdf: 895591 bytes, checksum: 9dde4a5077cde8a09b4f852df048ed9f (MD5) Previous issue date: 2005 / A análise limite, via método dos elementos finitos (MEF), tem sido bastante empregada para solução de problemas de estabilidade em geotecnia. Nas formulações existentes, o problema de estabilidade é colocado como um problema de programação matemática, que pode ser linear ou não linear. Este trabalho apresenta uma formulação mista de análise limite, via MEF, para solucionar problemas de estabilidade em geotecnia sob condição axissimétrica, onde o problema de programação matemática resultante é tratado por métodos não lineares. O solo pode ser modelado como contínuo ou reforçado. Para discretização do contínuo são empregados elementos quadrilaterais de 4 nós. As interfaces (soloestrutura e solo-reforço) podem ser modeladas através de elementos de interface sem espessura de 4 nós. O reforço pode ser discretizado através de elementos especiais, sem espessura, de 2 nós. O solo e as interfaces são idealizados como rígido-plásticos perfeitos com lei de fluxo associado. Para o solo é empregado o critério de escoamento de Mohr-Coulomb e para as interfaces, o critério de Coulomb. Vários problemas de geotecnia (fundação superficial, escavação circular e fundação profunda) são estudados pela implementação numérica realizada, mostrandose o potencial da metodologia para a solução de problemas de Engenharia Civil. _____________________________________________________________________________ / ABSTRACT : Limit analysis using the finite element method (FEM) has been used for the solution of stability problems in geotechnical engineering. In existing formulations, the stability problem is treated as a mathematical programming problem, that can be linear or non linear. This work presents a limit analysis formulation using FEM to solve stability problems in geotechnical engineering under axisymmetrical conditions, where the obtained mathematical programming problem is treated by non linear methods. The soil can be modeled as continuous or reinforced medium. The continuum is discretized using 4-node quadrilateral elements. The interfaces (soil-structure and soilreinforcement) can be modeled using 4-node zero-thickness elements. The reinforcement can be discretized through special 2-node elements, without thickness. The soil and the interfaces are idealized as perfect rigid-plastic materials and the associated rule of plasticity is obeyed. For the soil description, the Mohr-Coulomb yield criterion is used. The yield condition for the interfaces is described by the Coulomb criterion. Some geotechnical engineering problems (shallow footings, circular excavation and deep foundations) are studied by numerical implementation, revealing the potential of the methodology for the solution of civil engineering problems.

Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil. Departamento de Engenharia Civil, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto. / Submitted by Oliveira Flávia (flavia@sisbin.ufop.br) on 2016-02-12T16:46:57Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_ModelosNuméricosAnálise.pdf: 3741819 bytes, checksum: 04f4d41b1a4d3e7c9b301b7ba497b43d (MD5) / Approved for entry into archive by Oliveira Flávia (flavia@sisbin.ufop.br) on 2016-02-12T18:14:37Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_ModelosNuméricosAnálise.pdf: 3741819 bytes, checksum: 04f4d41b1a4d3e7c9b301b7ba497b43d (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-04T14:34:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_ModelosNuméricosAnálise.pdf: 3741819 bytes, checksum: 04f4d41b1a4d3e7c9b301b7ba497b43d (MD5) Previous issue date: 2005 / Os elementos estruturais mistos, formados pela associação de perfis metálicos com o concreto, vêm se tornando uma solução atraente em diversos países, não só pelo aumento da capacidade de carga das peças estruturais, mas também devido a aspectos como economia e rapidez de execução da obra. Esta associação revela novos fenômenos que estão diretamente ligados à ação conjunta dos materiais e que, normalmente, são tratados de forma simplificada pelas normas. Este trabalho apresenta formulações numéricas para análise de elementos mistos utilizando elementos finitos de barra, que levam em consideração as não linearidades física e geométrica. A implementação realizada permite a consideração de qualquer tipo de seção transversal, que possa ser escrita em forma de poligonais, e de qualquer tipo de material, que possa ter sua relação constitutiva descrita através de funções polinomiais, abrangendo a grande maioria das situações encontradas na construção mista. Os elementos implementados permitem ainda a consideração de imperfeições geométricas iniciais e também análises no campo de grandes deslocamentos e grandes rotações através da utilização de elementos co-rotacionais. Um procedimento numérico de formulação simples, como no caso de elementos de barra, pode ser uma ferramenta de grande valor para pesquisadores e projetistas de estruturas mistas. O foco principal da dissertação é o comportamento de pilares mistos, mas, devido ao caráter genérico da formulação é possível o tratamento de elementos puramente metálicos ou de concreto armado. Ao longo do trabalho são descritas as principais particularidades inerentes a este tipo de estrutura e são apresentados os principais métodos de análise disponíveis na literatura. Resultados numéricos e experimentais são utilizados em comparações para verificação e validação do modelo proposto. Também são descritas, e comparadas através de exemplos, as prescrições do Eurocode 4 (1994), AISC-LRFD (1999, 2005) e do projeto de revisão da NBR 8800 (2003). ______________________________________________________________________________________ / ABSTRACT: Steel-Concrete composite members, formed by the association of steel profiles with concrete, are an attractive structural solution in many countries, not only by the increase on the load carrying capacity but also due to aspects related with cost saving and speed of construction. This association gives rise to new phenomena related with the combined action of the materials and generally treated by the design codes in a simplified way. This work presents numerical formulations for the analysis of composite members using beam-column finite elements using physical and geometrical nonlinearity assumptions. The developed implementation allows the consideration of a generic cross section, as long as it can be represented by polygons, and any type of material with piecewise polynomial stress-strain relation. This encompasses most practical situations usually found in composite construction. The implemented elements allows the consideration of initial lack of straightness of the element axis and also large displacements and large rigid-body rotations through the use of co-rotational technique. A simple numerical procedure, as is the case of bar elements, can be a useful tool for researchers and designers of composite structures. The main objective of this dissertation is the study of composite columns. Nonetheless, the generic aspect of the implemented formulation allows the treatment of bare steel elements and reinforced concrete members as well. The proposed numerical model is compared to other numerical and experimental results. The inherent characteristics of these structural elements are described and the most important methods of analysis available in literature are presented. Finally, the design methods recommended in Eurocode 4 (1994), AISC-LRFD (1999, 2005) and NBR 8800 (Draft-2003) are presented and evaluated through numerical examples.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina. Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2016-01-08T17:43:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 90091.pdf: 4393494 bytes, checksum: 315161f4a0bea2a351075fd53eaa3d62 (MD5) Previous issue date: 1992 / Todo método numérico necessita de um constante desenvolvimento e aprimoramento para estar atualizado com as novas formulações teóricas desenvolvidas e novos recursos de: "hardware". Apresenta-se então aqui, o desenvolvimento e aplicação do Método da Função de Green Local Modificado para a resolução da equação de Helmholtz, equação da onda. Tem-se com isso, mais uma etapa na implementação deste novo método numérico para a solução de problemas do contínuo. O Método da Função de Green Local Modificado é um método novo, podendo ser visto como uma extensão do Método de Elementos de Contorno de Galerkin. Porém, não há necessidade do conhecimento de uma solução fundamental de forma explícita, visto que a função de Green é aproximada pelo Método de Elementos Finitos. Portanto, é um método híbrido na sua concepção.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2016-01-08T21:15:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 105505.pdf: 25136944 bytes, checksum: d05b91e14e98f7142434f858e1d856c7 (MD5) Previous issue date: 1996 / Análise experimental do escoamento do fluído refrigerante HFC-134a, através de trocadores de calor tubo capilar-linha de sucção laterais. Desenvolvimento de um aparato experimental para o levantamento dos dados. Comparação dos resultados experimentais, fluxo de massa e perfis de temperatura, com um modelo numérico disponível na literatura.

Tese (Doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2016-01-08T21:18:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 105504.pdf: 4600494 bytes, checksum: b8c2ceb76a50cfbdbddbe51305dfda02 (MD5) Previous issue date: 1996 / Modelo numérico para a simulação do escoamento de fluídos refrigerantes ao longo de tubos capilares usados como dispositivos de expansão em sistemas de refrigeração. Considera-se o tubo capilar reto, horizontal com escoamento unidimensional, adiabático, em regime permanente e sem regiões de metaestabilidade. Usa-se o modelo de dois fluídos na região bifásica, considerando tanto o não-equilíbrio hidrodinâmico quanto o térmico. O modelo foi validado comparando os seus resultados com dados experimentais disponíveis no Núcleo de Pesquisa em Refrigeração, Ventilação e Condicionamento de Ar do Departamento de Engenharia Mecânica do UFSC. O erro absoluto médio obtido entre as vazões mássicas críticas calculadas e medidas foi de 2,4% e entre os valores dos comprimentos do tubo capilar calculados e medidos foi de 4,5%. O modelo de dois fluídos permite uma abordagem mais realista do escoamento bifásico no interior de tubos capilares. Porém, essa sofisticação implica no uso de um maior número de equações constitutivas em relação ao modelo homogêneo.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil. / Made available in DSpace on 2013-07-15T23:04:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 229915.pdf: 2933032 bytes, checksum: a8173e5bbaa63b2d698b732b1e4c14b7 (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:10:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 325928.pdf: 6957485 bytes, checksum: 8fc2e06d3e42e4cd76e837ae191e5e5a (MD5) Previous issue date: 2013 / Neste trabalho foi realizada uma comparação sistemática, sob vários aspectos, a respeito do desempenho de diferentes técnicas de solução das equações de conservação de quantidade demovimento e da conservação da massa para escoamentos incompressíveis bidimensionais. Foram comparados os conhecidos métodos segregados SIMPLE, SIMPLEC, SIMPLER e PRIME, bem como a técnica de solução totalmente acoplada das equações governantes. As representações discretas das equações de conservação foram obtidas através do método dos Volumes Finitos baseado em Elementos (EbFVM), o que permitiu o emprego de malhas nãoestruturadas híbridas (constituída tanto de elementos triangulares como quadriláteros) do tipo cell-vertex. A função de interpolação do método FIELDS foi empregada para sobrepor o problema do campo oscilatório de pressão, que surge devido ao arranjo colocalizado das variáveis da malha computacional. O uso desta função de interpolação também promoveu a inclusão da pressão na equação de conservação da massa, o que tornou possível a dedução das equações particulares dos métodos segregados, além de evitar o aparecimento de valores nulos na diagonal principal do sistema de equações resultante da solução acoplada.<br> / Abstract : In this work, it was performed a systematic comparision, under several aspects, of the performance of different solution techniques of the momentum equations and mass conservation equation for incompressible bidimensional flows. It was compared the well known segregated methods SIMPLE, SIMPLEC, SIMPLER and PRIME, as well as the fullycoupled solution technique of the governing equations. The discrete representations of the conservation equations were obtained through the Element based Finite Volume Method (EbFVM), which enabled the employment of unstructured hibrid grids (constituted by triangular and quadrilateral elements) of cell-vertex type. The interpolation function of the FIELDS method was employed to overcome the checkerboard pressure problem, which arises from the colocated arrangement of the variables in the computational grid. The employment of such interpolation function also promoted the inclusion of the pressure term in the mass conservation equation, whichmadepossible to derive the particular equations of the segregated method in addition to avoiding zero values on the main diagonal of the resulting system of equations for the fullycoupled method.