O presente trabalho visa a investigar, via simulação numérica, o desempenho de um controlador preditivo generalizado aplicado à regulação da glicemia em pacientes diabéticos tipo I, mediante o emprego de bombas de infusão de insulina. A simulação da dinâmica do sistema endócrino-metabólico em um paciente diabético tipo I, metabolicamente normalizado, foi realizada através de um modelo não-linear de 19a ordem bastante difundido na literatura. Em pacientes diabéticos tipo I, metabolicamente não-normalizados, tal dinâmica foi simulada considerando-se variações, em relação aos valores nominais, nos valores dos parâmetros do modelo anterior. O controlador projetado, quando atuando em um paciente diabético metabolicamente normalizado, teve o seu desempenho avaliado pelos valores máximos e mínimos da concentração de glicose no sangue periférico venoso e pelo intervalo de tempo para a concentração de glicose anterior retornar à faixa de 2% em torno da concentração de referência, após uma refeição contendo uma quantidade pré-fixada de glicose. Quando o controlador proposto atuava em um paciente diabético metabolicamente não-normalizado, inicialmente descompensado, o seu desempenho foi avaliado pelo intervalo de tempo necessário para a glicemia retornar à faixa de 2% em torno da concentração de referência. O desempenho apresentado pelo controlador proposto neste trabalho é comparável aos já disponíveis na literatura sendo, entretanto, o controlador proposto aqui mais simples de ser implementado e menos custoso computacionalmente.

Propõe-se neste trabalho um sistema de aquisição de dados de baixo custo para eletroencefalografia (EEG). O sistema realiza a amplificação, filtragem e digitalização do sinal de EEG, que é então enviado para um computador, o qual agrega informações comportamentais concorrentes. Em particular, o sistema foi utilizado para investigar a detecção de episódios de falta de atenção em curtos períodos de tempo, para possíveis aplicações em tempo real. Para tal, foram comparadas duas técnicas de classificação: distância euclidiana (DE) e análise discriminante linear (ADL). Um algoritmo de seleção de variáveis foi utilizado para reduzir a dimensão da entrada dos classificadores, de modo a evitar problemas de colinearidade. Com base em registros adquiridos com dois voluntários, foi observada uma correlação entre características espectrais de pequenos segmentos (7(s)) de EEG e episódios de falta de atenção em uma atividade monótona. Os resultados sugerem que o sistema e a metodologia de aquisição propostos possam ser usados em futuros estudos na área.

The failure of an aircraft engine fan blade produces an unbalanced rotor condition. Even after the engine is shutdown, the aerodynamic forces may keep the rotors running during the remainder of the flight. This condition can induce significant vibratory loads throughout the airframe that may damage the airframe structure and critical equipments and also affect the crew's ability to sustain a safe flight. This work intends to present a numerical methodology to assess dynamic vibratory loads in a commercial aircraft under windmilling sustained engine imbalance condition, necessary to demonstrate compliance with the current aeronautical design rules. The problem is treated as linear and is formulated in frequency domain. Direct and modal formulations are described. Particular study is made to build up ways to incorporate damping in the system considering different formulations. Some physical effects present in this problem, such as gyroscopic and aerodynamic loads, are also investigated. In order to assess the dynamic loads, an integrated finite element model of aircraft and engine is necessary. Since the aircraft and engine models are usually developed by different groups, which need to exchange them, condensation techniques are extensively used, and some of these techniques are detailed herein. Methods used to improve the accuracy of results obtained in modal formulation are also discussed. Finally, the proposed methods are applied to a mid size commercial jet and the outcomes are analyzed.

Neste trabalho, um modelo baseado em uma generalização de um modelo simplificado é proposto para a análise numérica de shimmy em trens-de-pouso principais de aeronaves. A haste principal é modelada utilizando elementos finitos sólidos. Ela é aproximada por uma viga admitindo que as seções transversais são rígidas. Graus de liberdade de rotação são introduzidos utilizando equações de restrição e o número de graus de liberdade é reduzido utilizando uma condensação de Guyan. O modelo reduzido é validado através da comparação das freqüências naturais e as formas modais com o modelo completo. A acurácia do modelo reduzido pode ser controlada pelo número de graus de liberdade mantidos. O side-stay é modelado como uma barra conectada a um ponto arbitrário da haste principal. Equações de restrição são acrescentadas para calcular os deslocamentos na junta em função dos graus de liberdade mantidos. O comportamento do pneu é representado por um modelo straight tangent. As equações de movimento do modelo são obtidas usando uma abordagem Lagrangeana. Métodos numéricos são utilizados para estudar a estabilidade do sistema. O modelo proposto foi usado para verificar a influência da distância do trail, do pneu e dos parâmetros estruturais no comportamento dinâmico do trem-de-pouso. O modelo proposto mostrou-se versátil, fornecendo bons resultados mesmo com um número reduzido de graus de liberdade.

Neste estudo são apresentados modelos em elementos finitos (EF), para a predição do comportamento de painéis sanduíche, simplesmente apoiados e fixados por pinos em duas bordas opostas ou nas suas quatro bordas. Os painéis são submetidos a cargas distribuidas transversais e estão sujeitos a grandes deformações. Duas técnicas de modelagem foram abordadas, utilizando-se o pacote comercial de EF Nastran: a) utilizando elementos sólidos equivalentes para o núcleo e elementos de placa para as faces e b) utilizando elementos de placa com três camadas de laminados equivalentes. São também apresentados os procedimentos experimentais utilizados para a obtenção das propriedades mecânicas necessárias para a modelagem das faces e nucleo e para a obtenção da rigidez nos pontos de fixação laterais. Os resultados obtidos com os modelos numéricos foram comparados com resultados experimentais com o objetivo de validar a técnica de modelagem desenvolvida e permitir o uso subsequente do modelo simplificado bi dimensional na previsão das tensões globais e das cargas de cisalhamento nos pontos de fixação dos painéis. Os resultados obtidos demonstraram que a metodologia utilizada apresenta uma ótima relação entre precisão nos resultados e eficiência computacional associada à versatilidade da análise por elementos finitos, essenciais para aplicações do dia a dia da indústria.

Esta pesquisa trata da análise numérica pelo método dos elementos finitos de ensaios de fadiga de laboratório realizados em vigas de concreto asfáltico, contando ou não com a presença de camadas intermediárias especiais do tipo geogrelha polimérica, atuando como camadas intermediárias em Sistemas Anti-Reflexão de Trincas. Verificou-se que a presença da geogrelha, não afeta de forma significativa o estado de tensões na extremidade da trinca subjacente à camada asfáltica. O seu efeito se dá à medida que a trinca se propaga, nas condições finais. A condição de carregamento usada na análise foi diferente da realizada no ensaio. Na simulação os valores foram obtidos na condição inicial de carregamento e no ensaio na condição final. A idéia inicial era verificar se já na condição inicial de carregamento ocorreria alguma mudança no estado de tensão. Assim, as comparações realizadas não mostram alterações no estado de tensão na extremidade da trinca subjacente à camada asfáltica.

This work focuses on the study of impinging jets actuating in both the presence and absence of a porous bed, in both laminar and turbulent regimes by using numerical simulations. Porous medium was treated as rigid, homogeneous and isotropic. The macroscopic transport equations are written for an elementary representative volume yielding a set of equation valid for the entire computational domain. These equations are discretized using the control volume method and the resulting system of algebric equations are solved by the SIP algorithm utilizing the SIMPLE method for the pressure-velocity coupling. Initially, the laminar flow regime is analyzed, followed by turbulent flow simulations, utilizing both Low and High Reynolds turbulence models. Derivations are carried out under the recently established double-decomposition concept. Results show good agreement with literature data, for both laminar and turbulent cases.

A presente proposta tem como objetivo investigar numericamente a influência de uma inserção porosa em um tubo com contração súbita, no qual duas contrações abruptas diferentes foram empregadas com razão entre as seções de 0,285 e 0,10. Casos com escoamento em regime laminar e turbulento são estudados. Na simulação numérica, são empregadas as equações macroscópicas de conservação de massa, quantidade de movimento e de grandezas turbulentas baseadas no conceito da dupla decomposição, as quais são válidas em todo o domínio computacional. Para o fechamento das equações, modelos de turbulência macroscópico k-e lineares de Alto e Baixo Reynolds e não linear de Alto Reynolds são empregados. Primeiramente, os resultados da simulação, sem a inserção porosa, são comparados com dados obtidos de experimentos existentes na literatura, onde o principal parâmetro de comparação é o coeficiente de perda de carga localizada (kc) devido às súbitas mudanças de seção. Em seguida, o escoamento no duto é simulado numericamente com uma inserção porosa. Parâmetros como porosidade, permeabilidade e espessura são variados, onde, para cada caso, as perdas de carga no duto e o comportamento do escoamento na região de contração são analisados e comparados com os respectivos casos sem inserção porosa. No escoamento em dutos com contração súbita, observa-se uma bolha de recirculação logo após a contração que causa uma diminuição da área útil de passagem de fluido, fenômeno conhecido como vena contracta. A contração adicional (vena contracta) gera uma perda de carga ainda mais elevada, assim uma inserção porosa colocada logo após a contração pode diminuir ou eliminar essa recirculação reduzindo seu efeito no aumento da perda de carga. Porém, por outro lado, a própria inserção porosa gera uma perda de carga adicional. Além disso, em muitas situações na engenharia é desejável eliminar ou reduzir a recirculação, bem como uniformizar o escoamento à jusante da contração no duto. No entanto, dependendo de certos parâmetros, tais como porosidade, espessura e permeabilidade da inserção porosa, a perda de carga gerada pode ser muito elevada. Logo, este trabalho visa investigar o problema de forma a obter um melhor entendimento da interdependência dos parâmetros que compõem o meio poroso no comportamento global do escoamento. No cálculo da perda de carga localizada no duto para os casos sem inserção porosa em escoamento turbulento, os resultados obtidos utilizando o modelo de turbulência não linear apresentam uma melhor concordância com os resultados experimentais encontrados na literatura se comparados aos obtidos através dos modelos lineares. Para os casos com inserção porosa, os resultados mostram que apesar da redução ou eliminação da recirculação, as perdas de carga são sempre mais elevadas se comparadas aos casos sem inserção porosa. Além disso, este trabalho mostra o quanto a bolha de recirculação é amortecida e, ao mesmo tempo, o quanto de perda de carga adicional é gerada dependendo de cada inserção porosa considerada, o que pode ser de extrema utilidade em muitos projetos termo-mecânicos, onde, por exemplo, se deseja reduzir ou eliminar a bolha de recirculação e aumentar a troca de calor.

Procurar uma turbina axial eficiente é evitar desperdício de energia, já que o aumento da eficiência dos componentes de uma turbina a gás refletem em uma máquina mais eficiente, que fornece trabalho com um menor custo de combustível. Com a dinâmica dos fluidos computacional é possivel obter informações quantitativas do desempenho da turbina axial pela simulação do escoamento entre suas pás. Permite também visualizar detalhadamente os pontos onde há separação, ondas de choque, gradientes elevados; fenômenos diretamente relacionados à geração de perdas. Este é o estudo da análise do desempenho de turbinas axiais de alto desempenho utilizando uma ferramenta para simulação computacional do seu escoamento tridimensional e viscoso, em regime permanente. Um software comercial foi empregado para resolver as equações de Navier-Stokes com média de Reynolds com modelo de turbulência Spalart-Allmaras. A simulação em diversos pontos de operação permitiu a construção de um mapa de desempenho e sua comparação foi feita com o gerado usando uma metodologia de previsão de desempenho que contabiliza as perdas por meio das correlações de Ainley-Mathieson e Kacker-Okapuu.

Uma formulação de cascas finas junto com a teoria clássica de materiais compósitos, é apresentada. A aplicação é feita para flambagem de cascas cilíndricas laminadas sujeitas a cargas axiais. O problema de autovalor foi formulado e os casos críticos para vários valores de semi-ondas na direção axial e semi-ondas na direção circunferencial são apresentados. Os resultados obtidos são comparados com soluções analíticas, com outros resultados numéricos e com o programa Nastran aplicado para elementos de flexão incompletos que não satisfazem a continuidade C1.