Made available in DSpace on 2016-04-28T14:16:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Claudio Marcio Ribeiro Magalhaes.pdf: 1416676 bytes, checksum: 295bb917cbb2bfe127c8bd7294ef7217 (MD5) Previous issue date: 2006-10-27 / In this work we present, a brief story on the history of the Calculus of the Variations, as well as, some of the mathematicians who had directly contributed so that he had the development, of that are an area of the widely studied Mathematics since its sprouting. We also present, the context of the time where this subject was developed in Brazil, as well as the first known publication. In annex we are available the work of the mathematician José Saturnino da Costa Pereira, published in the magazine the Patriot in the year of 1813, we detach the importance of the same in the development of Science in Brazil / No presente trabalho, apresentamos um breve relato sobre a história do Cálculo das Variações, assim como, alguns dos matemáticos que contribuíram diretamente para que houvesse o desenvolvimento, desta que é uma área da Matemática amplamente estudada desde o seu surgimento. Apresentamos também, o contexto da época em que este assunto foi desenvolvido no Brasil, bem como a primeira publicação conhecida. Em anexo disponibilizamos o trabalho do matemático José Saturnino da Costa Pereira, publicado na revista O Patriota no ano de 1813, destacamos a importância do mesmo no desenvolvimento da Ciência no Brasil

A transmissão de energia em corrente contínua, a partir de conversores fonte de tensão, é oportuna ao progresso do sistema elétrico de potência e tem permitido vantajosas aplicações. Muito se dá, devido ao emprego na conexão de sistemas com frequências distintas, além da redução de perdas na transmissão, provida pelas características operacionais destes. VSCs também promovem o controle do fluxo de potência, possibilitando uma efetiva contextualização no âmbito das redes inteligentes. Diante deste cenário, este estudo pretende construir um perfil de corrente através do Cálculo de Curto-Circuito Probabilístico, que emprega a Simulação de Monte Carlo, para prover as informações ao desenvolvimento de projetos de equipamentos, ajustes da proteção e controle de sistemas de transmissão em corrente contínua. A Simulação de Monte Carlo requer muitas iterações, tendo um custo computacional elevado. Se forem executadas em programas comerciais, exige um tempo elevado para leitura dos sinais em arquivos. Devido a isso, um programa de código livre usando linguagem C++, foi desenvolvido para possibilitar acesso aos sinais de interesse ainda em memória, reduzindo desta forma o tempo computacional. Além disso, para melhorar a performance, foram usadas técnicas de processamento paralelo e de computação em nuvem. Desta forma, este estudo contribui com informações indispensáveis ao projeto de equipamentos de proteção dos sistemas de transmissão em corrente contínua de forma a cooperar com o desenvolvimento consistente desta tecnologia. / Transmitting electrical power in direct current using a VSC is suitable for the progress of these systems and has remarkable and advantageous applications. This happens in order to connect two systems with distinct frequencies. This type of line is also used in the reduction of losses in transmission over long distances, provided by their operating characteristics. These converters also promote the control of power flow between distinct generation units, making them effective in the context of Smart Grids. Based on this, the purpose of this research is to construct a profile of a current using a Probabilistic Short-Circuit Analysis by Monte Carlo Simulation to provide basic data to the optimum development of design equipment in protection and control. The Monte Carlo Simulation requires many iterations to find an optimal result. An open source program using C++ language was developed to describe all the system models variables in order to decrease the computation time, as it is time consuming to read signals stored on a disk using commercial software. Moreover, in order to lower computation costs, parallel process techniques and cloud computing were used. Therefore, this study contributes to the literature by providing essential information for designing equipment for Direct Current transmission protection systems.

The objective of the present work is to determinate the pressure drop and the heat transfer coefficients, normally applied to analytical calculations of hydrogenerators thermal design, obtained by applying numerical calculation (Computational Fluid Dynamics - CFD) and validated by experimental results and field measurements. The object of study is limited to the most important region of the ventilation system (the cooling air ducts of stator core) to get numerical results of heat transfer and pressure drop coefficients, which are impacted mostly by the entrance of air ducts. The numerical calculations considered three-dimensional, steady-state, incompressible and turbulent flow; and were based on the Finite Volume methodology. The turbulent flow computations were carried out with procedures based on RANS equations by selecting k-omega SST (Shear-Stress Transport) as turbulence model. Grid quality metrics were monitored and the uncertainties due to discretization errors were evaluated by means of a grid independence study and application of an uncertainty estimation procedure based on Richardson extrapolation. The validation of numerical method developed by the present work (specifically to simulate the flow dynamics behavior and to obtain numerically the pressure drop coefficient of the airflow to enter and pass through the Stator Core Air Duct in a hydrogenerator) is performed by comparing the numerical results to experimental data published by Wustmann (2005). The reference experimental data were obtained by a model test. The comparison between numerical and experimental results shows that the difference of pressure drop for Reynolds numbers higher than 5000 is 2% at maximum, while for lower Reynolds numbers, the difference increases significantly and reaches 10%. It is presented that the most reasonable hypothesis for higher discrepancy at lower Reynolds numbers can be assigned to the experiment\'s non-steady-state condition. It is to conclude that the proposed numerical method is validated for the upper region of the analyzed range. Additionally to the model test validation, field measurements were executed in order to confirm numerical results. Measurements of pressure drop in the stator core of a real hydrogenerator were a challenge. Nevertheless, despite all the difficulties and considerable high field measuring uncertainties, trend curves behavior are similar to numerical results. Finally, series of numerical calculation, varying geometrical parameters of the air-duct inlet design and operational data, were done in order to obtain pressure drop coefficients trend curves to be directly applied to analytical calculation routines of whole hydrogenerator ventilation systems. Parallel to it, thermal numerical calculation was executed in the prototype simulation in order to define the convective heat transfer coefficient. / O objetivo do presente trabalho é determinar os coeficientes de perda de carga e transferência de calor, normalmente aplicados nos cálculos analíticos de design térmico de hidrogeradores, obtido pela aplicação de cálculo numérico (Computacional Fluid Dynamics - CFD) e validado por resultados experimentais e medições de campo. O objeto de estudo é limitado à região mais importante do sistema de ventilação (os dutos de ar de arrefecimento do núcleo do estator) para obter resultados numéricos dos coeficientes de transferência de calor e de perda de carga, que são impactados principalmente pela entrada de dutos de ar. Os cálculos numéricos consideraram escoamentos tridimensionais, em regime permanente, incompressíveis e turbulentos; e foram baseados no método dos volumes finitos. Os cálculos de escoamento turbulento foram realizados com procedimentos baseados em equações médias (RANS), utilizando o modelo k-omega SST (Shear-Stress Transport) como modelo de turbulência. Métricas de qualidade de malha foram monitoradas e as incertezas devido à erros de discretização foram avaliadas por meio de um estudo de independência de malha e aplicação de um procedimento de estimativa de incertezas com base na extrapolação de Richardson. A validação do método numérico desenvolvido pelo presente trabalho (especificamente para simular o comportamento dinâmico do escoamento e obter numericamente o coeficiente de perda de carga do escoamento ao entrar no duto de ar e atravessar o núcleo do estator de um hidrogerador) é realizada comparando os resultados numéricos com dados experimentais publicados por Wustmann (2005). Os dados experimentais foram obtidos como referência por um teste de modelo. A comparação entre os resultados numéricos e experimentais mostra que a diferença da perda de carga para números de Reynolds mais elevados do que 5000 é no máximo de 2%, enquanto que para números de Reynolds inferiores, a diferença aumenta significativamente e atinge 10%. A hipótese mais razoável para a maior discrepância para número de Reynolds menores é a possível influência de instabilidades do escoamento no experimento, fazendo com que o regime seja não-permanente. Conclui-se que o método numérico proposto é validado para a região superior do intervalo analisado. Além da validação pelo ensaio de modelo, medições de campo foram executadas, a fim de confirmar os resultados numéricos. As medições de perda de carga no núcleo do estator de um hidrogerador real era um desafio. No entanto, apesar de todas as dificuldades e consideráveis incertezas da medição campo, o comportamento das curvas de tendência ficou alinhado com resultados numéricos. Finalmente, uma série de cálculos numéricos, variando parâmetros geométricos do design da entrada do duto de ar e dados operacionais, foram executados a fim de se obter curvas de tendência para coeficientes de perda de carga (resultados deste trabalho) a serem aplicadas diretamente à rotinas de cálculos analíticos de sistemas completos de ventilação de hidrogeradores. Paralelamente à isso, o cálculo térmico numérico foi executado na simulação do protótipo, a fim de se definir o coeficiente de transferência de calor por convecção.

Made available in DSpace on 2016-04-28T14:16:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Elisa Missae Tanonaka.pdf: 816253 bytes, checksum: d209d881ef935326f9d3ee69df1836d2 (MD5) Previous issue date: 2008-10-10 / The present research covers the works of William Oughtred (1574-1660), a British cleric and instructor of mathematics, to whom is attributed the project of the first slide linear log rule in Europe in the seventeenth century when drawing up tables and astronomical calendars, used to guide sailing for example, demanded means for the calculation of numbers, very small or very large, to be carried out quickly. The creation and use of logarithmic rules for calculating will be studied here by the analysis of texts written by William Oughtred: The Circles of Proportion and The Horizontal Instrument (1633), New Line or Artificial Gauging Rod (1633) and The description and Use of the Double Horizontal Dial (1653). Other works of this scholar were examined to show their contribution to the teaching of Mathematics, as the texts Clavis Mathematicae, which was used by more than 70 years, and Mathematical Recreations translated into English and combined by him with other texts, such as: The description and Use of the Double Horizontal Dial and Horological Ring published as appendages of Mathematical Recreations in 1653 / Esta pesquisa aborda obras de William Oughtred (1574-1660), clérigo britânico e instrutor de matemática, a quem se atribui o projeto da primeira régua de cálculo logarítmica linear na Europa no século XVII, quando a elaboração de tabelas astronômicas e calendários utilizados, por exemplo, para orientar navegações, demandava meios para que o cálculo de números extremamente pequenos ou extremamente grandes fosse realizado rapidamente. A criação e o uso de réguas de cálculo logarítmicas foram aqui estudados pela análise dos textos The Circles of Proportion and The Horizontal Instrument (1633), New Artificial Gauging Line or Rod (1633) e The Description and Use of the Double Horizontal Dial (1653), escritos por William Oughtred. Outras obras desse estudioso foram examinadas para mostrar a sua contribuição para o ensino da Matemática, como os textos Clavis Mathematicae, que foi utilizado por mais de 70 anos, e Mathematical Recreations traduzido para o inglês e incrementado por ele com os textos The Description and Use of the Double Horizontal Dial e Horological Ring publicados como apêndices de Mathematical Recreations, em 1653

Made available in DSpace on 2016-04-27T16:58:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gracia Maria Catelli Anacleto.pdf: 2461146 bytes, checksum: 7d96432b1805db026593065c9dad8b89 (MD5) Previous issue date: 2007-10-09 / This study aims to investigate the knowledge mobilized by students who have already studied the Fundamental Theorem of Calculus (FTC) regarding the concepts of differentiation and integration and its relationship. The FTC is one of the most important topic in any Calculus course according to Segadas (1998). The intention of the study is to evaluate if the mobilization of these concepts occurred in the proper manner for specific questions resolution where necessarily they have to be applied. The research was based on Douady s (1987) theoretical beliefs of the tool-object dialectic and change of frameworks. As support the study was carried through Segadas (1998) research on the understanding of the FTC by students at the end of the course of Calculus. A pilot-questionnaire was applied to students of a Computer Science course in a private University of São Paulo city. In this first inquiry we perceive the participant students had not received the FTC related content in the deep required for our research in this course. Thus we have decide restructure the questionnaire and apply it to a different group of students in the Mathematics Bachelors course where the FTC content was teach deeper due to greater teaching load in the same university. The research found the majority of the students have found difficulties to solve problems where the simple visualization of graphs would solve it without developing extensive algorithms. This findings shows the students obstacles to understand the FTC are related to an incomplete mobilization of differentiation, integration and continuity concepts since to solve the given questions they have only partially used these knowledge. Such fact is probably associated the students habits who do not tend to focus their attention to the conceptual aspects of the theorem but only memorizing the procedures algorithm without reflecting on its applicability. The theoretical fundamentals used revealed an efficient tool in the analysis of the protocols who led us to these conclusions / Este estudo teve por objetivo investigar os conhecimentos mobilizados por alunos que já haviam estudado o Teorema Fundamental do Cálculo (TFC) relativamente aos conceitos de derivada e integral e sua interelação. O TFC, segundo Segadas (1998), é um dos tópicos mais importantes em qualquer curso de Cálculo. Pretendemos com o trabalho avaliar se a mobilização desses conceitos se deu de forma adequada na resolução de questões específicas em que a aplicação desses conceitos era necessária. A pesquisa fundamentou-se nos pressupostos teóricos da dialética ferramenta-objeto e jogos de quadros de Douady (1987). Teve como base a pesquisa realizada por Segadas (1998) sobre a compreensão do TFC pelos alunos ao final do curso de Cálculo. Foi aplicado um questionáriopiloto a alunos do curso da Ciência da Computação de uma universidade particular da cidade de São Paulo. Percebemos nessa primeira investigação que alunos que participaram do estudo piloto não haviam recebido o conteúdo relativo ao TFC com a profundidade requerida pela nossa pesquisa. Reestruturamos o questionário e reaplicamos a um grupo alunos do curso de Licenciatura em Matemática desta mesma universidade, onde esta disciplina é ministrada com maior carga horária. Verificamos que a maioria dos alunos encontrou dificuldades para solucionar problemas em que a simples visualização de gráficos faria com que não necessitassem desenvolver longos algoritmos. Este resultado demonstra que os obstáculos dos estudantes para compreender o TFC estão relacionados com uma incompleta mobilização das noções de derivada, integral e continuidade, uma vez que utilizaram apenas parcialmente esses conhecimentos para a solução das questões apresentadas. Tal fato está provavelmente associado aos hábitos dos estudantes, que tendem a não focar atenção aos aspectos conceituais do teorema, apenas memorizando o algoritmo dos procedimentos sem refletir sobre a sua aplicabilidade. A fundamentação teórica mostrou-se uma ferramenta eficaz na análise dos protocolos que nos conduziram a essas conclusões

Made available in DSpace on 2016-04-27T16:58:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gislaine Carvalho Rasi.pdf: 1747233 bytes, checksum: 4f40765a8bbdc3c1992a7e8627987590 (MD5) Previous issue date: 2009-05-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This research comprehends the multiplicative structures and its objective is to investigate the conceptions the seventh grade students put in motion when they establish ternary relations and the relational calculus. We especially search to verify how these students deal with the multiplicative relations which involve notions of transformation and binary composition, and how they make use of the properties of multiplication. Our theoretical approach is based upon Vergnaud s contributions (1991, 1996) presented in the Conceptual Fields Theory and in the Multiplicative Conceptual Field, mainly on the notions of relation and relational calculus which allowed the elaboration of activities and the results analysis. As for the methodology adopted, we chose the case study, which allowed a better comprehension of the relations established by students during the resolution of multiplicative problems, and thus contributing to the achievement of our objective. With instruments of data collection, we made observations during the activities accomplishment, in two study groups and we collected the children s written record of these activities resolution. We verified, in the data analysis, that students have a certain difficulty in composing two transformations and a concentration in the establishment of ternary relations which involve the transformation notion. These observations demonstrated the importance of improving the work with multiplicative structures in a way to promote a good variety of situations and relations regarding the Multiplicative Conceptual Field, especially the ternary relations, as a law of binary composition with its properties / Esta pesquisa aborda as estruturas multiplicativas e tem como objetivo investigar as concepções que os alunos do sétimo ano mobilizam quando estabelecem relações ternárias e o cálculo relacional. Procuramos, especialmente, verificar como esses alunos tratam as relações multiplicativas que envolvem noções de transformação e de composição binária e como utilizam as propriedades da multiplicação. Nossa fundamentação teórica apóia-se nas contribuições de Vergnaud (1991, 1996) apresentadas na Teoria dos Campos Conceituais e no Campo Conceitual Multiplicativo, sobretudo, nas noções de relação e cálculo relacional que permitiram a elaboração das atividades e a análise dos resultados. Quanto à metodologia, escolhemos o estudo de caso que possibilitou uma melhor compreensão das relações estabelecidas pelos alunos durante a resolução de problemas multiplicativos, propiciando o alcance de nosso objetivo. Como instrumentos de coleta de dados, fizemos observações durante a aplicação das atividades, em dois grupos de estudo e recolhemos o registro escrito pelas crianças da resolução dessas atividades. Na análise dos dados constatamos que os alunos apresentam alguma dificuldade ao compor duas transformações e uma concentração no estabelecimento das relações ternárias que envolvem a noção de transformação. Estas constatações demonstraram a importância da ampliação do trabalho com as estruturas multiplicativas, de modo a promover grande variedade de situações e relações que dizem respeito ao Campo Conceitual Multiplicativo, em especial, às relações ternárias, como uma lei de composição binária com suas propriedades

O presente trabalho pretende aplicar o método de cálculo de componentes simétricas por produtos escalares de vetores espaciais para o cálculo dos sinais de referência de compensadores de perturbação. Outras metodologias de cálculo de corrente de referência são apresentadas, analisadas e comparadas com o método implementado. Uma revisão de vetores espaciais nos sistemas abc e 0 é feita para auxílio da explicação do método de extração de componentes simétricas. O método é inicialmente apresentado de forma generalista, de modo que é realizado o cálculo de componentes de sequência positiva, negativa e zero para um harmônico de ordem h. A autora apresenta algoritmos de exemplos práticos para uso em cálculo de corrente de referência incluindo as compensações de reativos da corrente fundamental, de harmônicos pré-selecionados e de desequilíbrios de carga. O método é analisado e validado por meio de simulações e resultados experimentais. / This work applies, for a disturbance compensator, a method for the calculation of the symmetrical components based on space vectors\' dot product. Other methods are presented, analyzed and compared with the proposed method. The symmetrical components calculation method is explained using a geometrical approach in abc and 0 basis. Initially, it is presented a general method that calculates the hth order positive, negative and zero sequence components of a current or voltage signal. Then, practical examples are presented for current compensation, which includes: fundamental reactive current compensation, fundamental negative sequence compensation and pre-selected order harmonics compensation. The method is analyzed and validated by simulation and experimental results.

Os métodos incrementais pertencem a uma classe de métodos iterativos que divide o conjunto de dados em subconjuntos ordenados, e que atualiza a imagem ao processar cada subconjunto (sub-iterações). Isso acelera a convergência das reconstruções, e imagens de qualidade são obtidas em menos iterações. No entanto, a cada sub-iteração é necessário calcular os operadores de projeção e retroprojeção, resultando no custo computacional de ordem O(n3) para a reconstrução de imagens de dimensão × . Por outro lado, algumas alternativas baseadas na interpolação em uma grade regular no espaço de Fourier ou em transformadas rápidas não-uniformes, dentre outras ideias, foram desenvolvidas a fim de aliviar esse custo computacional. Além disso, diversas abordagens foram bem sucedidas em acelerar o cálculo das iterações de algoritmos clássicos, mas nenhuma havia sido utilizada em conjunto com os métodos incrementais. Neste trabalho é proposta uma nova abordagem em que a técnica de transformada rápida de Fourier não uniforme (NFFT) é utilizada nas sub-iterações de métodos incrementais com o objetivo de efetuar de forma eficiente os cálculos numericamente mais intensos: a projeção e a retroprojeção, resultando em métodos incrementais com complexidade O(n2 log n ). Os métodos propostos são aplicados à tomografia por radiação síncrotron e os resultados da pesquisa mostram um bom desempenho. / Incremental methods belong to a class of iterative methods that divide the data set into ordered subsets, and which update the image when processing each subset (sub-iterations). It accelerates the reconstruction convergence and quality images are obtained in fewer iterations. However, it is necessary to compute the projection and backprojection operators in each sub-iteration, resulting in the computational cost of O(n3) flops for × images. On the other hand, some alternatives based on interpolation over a regular grid on the Fourier space or on nonequispaced fast transforms, among other ideas, were developed in order to alleviate the computational cost. In addition, several approaches substantially speed up the computation of the iterations of classical algorithms, but the incremental methods had not been benefited from these techniques. In this work, a new approach is proposed in which the nonequispaced fast Fourier transform (NFTT) is used in each subiteration of incremental methods in order to perform the numerically intensive calculations efficiently: the projection and backprojection, resulting in incremental methods with complexity O(n2 log n ). The proposed methods are applied to the synchrotron radiation tomography and the results show a good performance.

A termodinâmica computacional é uma ferramenta capaz de fornecer informações básicas sobre soluções e concentração de seus constituintes, em um dado sistema complexo a uma certa temperatura e pressão. Nos últimos anos, a união entre a teoria do funcional da densidade e a termodinâmica computacional tem renovado o estudo dos materiais intermetálicos ordenados, uma vez que os cálculos de estrutura eletrônica de primeiros princípios são hoje capazes de proporcionar resultados extremamente precisos para as energias de formação de compostos estequiométricos. Dentro deste contexto, investigamos os diagramas de fases dos sistemas Fe-Al, Mo- Fe, Cr-Al, Fe-Cr, Fe-Cr-Al na estrutura cúbica de corpo centrado utilizando o método Full-Potential Linear Augmented Plane Waves(FP-LAPW) aliado ao Método Variacional de Clusters(CVM) na aproximação do tetraedro irregular. Através do método FP-LAPW determinamos a energia total de configurações cristalinas dos sistemas cúbicos de corpo centrado. Esses valores são utilizados como parâmetros de entrada do CVM para a determinação do potencial termodinâmico do sistema em suas diferentes fases e os correspondentes equilíbrios entre essas fases em função da composição e da temperatura (diagrama de fases). Embora o Fe-Al tenha grande interesse tecnológico, o seu comportamento magnético é bastante complicado. A inclusão de Cr na liga de Fe-Al tem um alto interesse industrial na utilização desta ligas em altas temperaturas, mas o banco de dados referentes as caracteristicas estruturais e eletrônicas são escassos. Neste contexto de aplicações procuramos investigar as características estruturais e eletrônicas buscando correlacionar as informações experimentais com as obtidas via cálculo de estrutura eletrônica e o CVM. / Thermodynamics is a computational tool capable of providing information basics solutions and concentrations of constituents in a given complex system at a given temperature and pressure. In recent years, the union between the density functional theory and computational thermodynamics has renewed study of ordered intermetallic materials, since the electronic structure calculations from first principles are now able to provide extremely accurate results for the energies of formation of stoichiometric compounds. in this context, we investigate the phase diagrams of the systems Fe-Al, Fe- Mo, Cr-Al, Fe-Cr, Fe-Cr-Al in the body-centered cubic structure using the method Full-Potential Linear Augmented Plane Waves (FP-LAPW) ally the clusters variational method(CVM) in approximation of the tetrahedron irregular. Through the FP-LAPW method determines the total energy of the crystal with configurations body centered cubic systems. These values are used as input parameters of the CVM for the determination of the thermodynamic potential of the system in its different phases and the corresponding equilibrium between these phases as a function of composition and temperature (phase diagram). Although the Fe-Al has a great interest technology, its magnetic behavior is quite complicated. The inclusion of Cr in Fe-Al alloy has a high industrial interest in using this alloy in high temperatures, but the database regarding the structural characteristics and electronics are scarce. In this context we seek to investigate the application structural and electronic characteristics correlate the information seeking experiments with those obtained via the electronic structure calculation and the CVM.

Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil. Estruturas. Universidade do Porto. Faculdade de Engenharia. 2011