O objetivo do trabalho é elaborar e validar um código computacional para a determinação da Polar de Arrasto classe 2 de aeronaves que produza resultados com a melhor aproximação possível com a realidade para a utilização durante a fase de ante-projeto. Utiliza-se da metodologia do Dr. Jan Roskam como fonte principal de informação porém, para se alcançar o objetivo proposto, também são utilizadas as metodologias provenientes do TsAGI - Rússia, do Dr. Egbert Torenbeek, do Dr. Sighard F. Hoerner e de artigos referentes ao assunto sempre que identificado deficiência na metodologia principal. A estrutura do código é desenvolvida em ambiente MATLAB e executa os cálculos da forma bottom-up, ou seja, analisando os efeitos aerodinâmicos, geométricos e ambientais no arrasto de todos os componentes da aeronave para posteriormente somar seus resultados e obter a polar de arrasto classe 2 da aeronave completa. A validação dos resultados obtidos para quatro aeronaves EMBRAER revelou, de uma forma geral, diferenças em relação à realidade inferiores a 7% nos valores de arrasto total, um bom valor para a fase de ante-projeto, demonstrando que o código computacional desenvolvido é uma útil contribuição para situações que requerem estimativas rápidas e confiáveis do arrasto de aeronaves.

Esta pesquisa aborda a concepção e implementação do Método de Esqueletotipação, visando aumentar a qualidade das transformações de modelos em códigos-fonte no desenvolvimento de software embarcado baseado em modelos. A partir da experimentação em um estudo de caso de sistemas embarcados, envolvendo três experimentos, foi possível constatar tanto aumentos na qualidade dos códigos-fonte gerados, quanto melhorias nas abordagens transformacionais de modelos por meio de cinco diferentes contribuições. A primeira contribuição foi a implementação do Método de Esqueletotipação, para o desenvolvimento de software embarcado baseado em modelos. A segunda envolveu o Padrão de Projeto (Design Pattern) Esqueletotipador, para preparação da transformação de modelos em códigos-fonte. A terceira foi o desenvolvimento da Técnica de Esqueletosincronização, para geração híbrida, de forma manual e automática, de códigos-fonte. A quarta contribuição integrou as três anteriores, na Abordagem de Esqueletotransformação, para propiciar a tradução de modelos em códigos-fonte, baseando-se na filosofia da Arquitetura Dirigida a Modelos (Model-Driven Architecture - MDA). A quinta e última propiciou a verificação da Aplicação do Método de Esqueletotipação no estudo de caso de sistemas embarcados.

Este trabalho tem como objetivo o estudo, implementação e validação de métodos semi-empíricos utilizados para estimar as derivadas de estabilidade estáticas longitudinais de uma aeronave regional ainda em sua fase de anteprojeto. Estas derivadas são importantes para se avaliar as características de estabilidade e controle de uma aeronave. Para isso, foi elaborado um código computacional, desenvolvido em linguagem Matlab, tendo como base para o cálculo das derivadas a metodologia ESDU. Nos pontos onde esta metodologia não apresentou exatidão, dois outros procedimentos de cálculo foram utilizados, desenvolvidos: (i) pelo Prof. Dr. Jan Roskam e (ii) pela NASA, relatado no NASA TND-6800. A geometria da aeronave é inserida como dados de entrada do programa/código, que calcula as derivadas considerando a contribuição de cada componente da aeronave e efeitos aerodinâmicos. Os resultados obtidos são comparados a resultados experimentais provenientes de ensaio em túnel de vento, com o objetivo de validar a metodologia.

O tamanho de turbinas eólicas comerciais tem aumentado consideravelmente nos últimos 25 anos desde aproximadamente uma potência de 50KW com rotores de entre 10 e 15 metros de diâmetro até as turbinas comerciais atuais de 5MW de potência com diâmetros de mais de 120 metros. Este desenvolvimento requer o uso de ferramentas numéricas que permitam prever os carregamentos aerodinâmicos estacionários e não estacionários, não somente nas pás de turbinas, mas também o sistema como um todo, incluindo torre, rotor e sistemas de controle. Neste contexto, este trabalho apresenta um programa computacional baseado na teoria de elemento de pá, a fim de predizer parâmetros geométricos e velocidades relativas ótimos para a obtenção de máxima potência. O método de painéis foi adaptado de forma a incluir os efeitos rotacionais das pás a fim de predizer cargas aerodinâmicas em estado estacionário. A formulação é tridimensional e conta com efeitos de esteira e velocidades angulares. Um estudo de caso para uma pá de turbina eólica de 2MW de potência foi utilizado para demonstrar as capacidades do código desenvolvido. Para avaliar as capacidades do código, foram feitas três tipos de validações. Primeiro foram comparados resultados da literatura da teoria de elemento de pá e do método de elemento fonte-dipolo, "Doublet-Source Lattice", (por separado) com os resultados obtidos pelo código. Uma última validação quantitativa foi feita mediante a comparação com os resultados de um software de fluidodinâmica computacional. O trabalho apresentado não pretende concorrer com os pacotes comerciais de CFD. O que se pretende é desenvolver uma ferramenta de projeto preliminar de pás de turbinas eólicas que permita obter um projeto ótimo em um tempo relativamente curto. Futuramente se pretende continuar esta investigação aderindo ao código a possibilidade de analisar o comportamento estrutural e aeroelástico de pás de turbina eólica, asas e pás de helicópteros.

A duplicação de código é um mau que deve ser combatido a qualquer custo. Existem situações em que parece não haver alternativa, o ambiente de desenvolvimento parece requerer que a informação seja replicada, ou então simplesmente não se percebe que ela está sendo duplicada e isso pode afetar negativamente o desenvolvimento de software de diversas maneiras. A duplicação de código resulta no crescimento do código-fonte e de sua complexidade, prejudicando a manutenção do sistema. Mesmo se fosse possível encontrar e alterar todas as réplicas de um trecho de código, é impossível garantir que todas as mudanças foram realizadas consistentemente - que as regiões comuns permanecem idênticas e que as diferenças foram mantidas - sem comparar manualmente cada trecho de código replicado, palavra por palavra, na esperança de que nenhum detalhe tenha sido deixado de lado. Independente da razão, há meios de se evitar a replicação de código. A geração de código-fonte é uma ferramenta conhecida para evitar que um trecho de código seja espalhado para diversas regiões da aplicação. Em diversas linguagens, estruturas podem ser criadas a partir de uma fonte comum de metadados utilizando um gerador de código-fonte sempre que o código é compilado. Particularmente, se tratando de interfaces com o usuário, outra abordagem seria utilizar uma fonte de metadados para gerar código-fonte em tempo de execução. Esse trabalho apresenta o MAGIU (Modelo Arquitetural de Geração de Interfaces com o Usuário), um modelo conceitual para criação de geradores de código-fonte para o desenvolvimento de interfaces com o usuário.

Neste trabalho estudamos analiticamente e numericamente a topologia do campo magnético em tokamaks, nos focando, basicamente, no tokamak ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) em construção na França. Para as análises numéricas utilizamos como ferramenta o conjunto integrado de códigos CRONOS, que realiza simulações de descargas em tokamaks, e acopla uma série de códigos computacionais, tais como o módulo ';Helena';, usado para o estudo do equilíbrio MHD, entre outros. Já a parte analítica foi realizada pela simulação de superfícies magnéticas através de equações diferenciais ordinárias. Simulações numéricas e analíticas são apresentadas para densidades de corrente toroidal com buraco (oca), relatando também o aparecimento de cadeias de ilhas próximas ao eixo magnético, causadas pela inversão de corrente. Simulações das superfícies magnéticas do tokamak ITER, através de campos magnéticos gerados por fios, também são analisadas, assim como alterações na topologia das superfícies causadas pela adição de um ruído que simula colisões de partículas dentro da coluna de plasma. Identificamos neste último modelo estruturas que aprisionam linhas de campo magnético por muitas voltas toroidais, alterando os padrões de escape para as placas do divertor através do efeito stickiness.

Este trabalho apresenta um estudo comparativo entre três ferramentas computacionais diferentes na determinação do coeficiente de pressão em um caso típico de aerofólio supercrítico, em particular o Boeing A4, com sua conseqüente comparação com os dados experimentais obtidos em túnel de vento para este aerofólio. Esta comparação contribui para o processo de validação de uma ferramenta de mecânica dos fluidos computacional (CFD) que vem sendo desenvolvida no presente grupo de trabalho. Os códigos de CFD empregados resolvem uma formulação de Navier-Stokes com média de Reynolds (RANS) ou uma formulação de Euler acoplada a soluções de camada limite. Neste último caso, tem-se a opção de fixar a transição sobre a superfície do aerofólio ou deixá-la livre. Todos os códigos utilizam modelos de turbulência do tipo viscosidade de vórtice para levar em consideração os efeitos de transporte de turbulência. Em particular, o modelo de uma equação de Spalart-Allmaras e o modelo de duas equações k-e RT são empregados nos códigos com formulação RANS. O código de camada limite utiliza o modelo algébrico de Cebeci-Smith. O trabalho apresenta os aspectos da integração no tempo e a integração espacial, bem como os procedimentos de aceleração de convergência usados no código que está sendo desenvolvido, o que possibilita numa análise posterior estabelecer relações de tendências de resultados de acordo com os modelamentos e equações que estão sendo utilizados. Foram utilizados onze casos teste diferentes, todos utilizando a configuração do aerofólio Boeing A4. Os resultados obtidos permitiram analisar a qualidade e a confiabilidade dos resultados dos códigos no que se diz respeito à correta identificação de possíveis ondas de choque, valores de coeficientes de pressão, posicionamento da transição de escoamento laminar para turbulento e tendências que os códigos possam apresentar de oscilações numéricas na solução. Estes resultados e análises realizadas dão subsídios importantes no processo de validação do código em desenvolvimento.

A formação de gelo em aeronaves é um tópico de grande interesse para a indústria aeronáutica. Vários acidentes fatais já ocorreram na aviação comercial em decorrência da formação de gelo em partes sensíveis de aeronaves. Por conta disso, os órgãos certificadores elaboraram uma série de requisitos em relação aos mecanismos de proteção e de eliminação de gelo, assim como na avaliação da qualidade de vôo e desempenho de uma aeronave que opere em condições de gelo acumulado nas suas superfícies de sustentação e de controle. Ao longo dos anos, muitos estudos têm sido conduzidos de maneira a se alcançar uma rápida e precisa maneira de avaliar esse fenômeno e com isso reduzir o ciclo de projeto. Nesse trabalho, é apresentado um método simples de avaliação do mecanismo de acúmulo de gelo em aerofólios, baseado principalmente no cálculo da eficiência de coleta, um dos principais parâmetros envolvidos no processo. Partindo-se de um código numérico desenvolvido por Lozowski e Oleskiw [1], foi realizada uma reestruturação do mesmo. Algumas subrotinas foram atualizadas, assim como novos e melhores procedimentos de cálculo foram adicionados ao código original. A versão atual do código foi validada através da comparação com a versão original e, posteriormente, foram conduzidas análises da influência de diversos parâmetros na eficiência de coleta resultante de um determinado corpo submetido a condições conhecidas. Além disso, foram avaliados alguns casos relativos à formação de gelo e os resultados são comentados aqui.

Nas últimas décadas, as melhorias na tecnologia de extit{hardware} principalmente no que diz respeito a unidade de processamento central, memória e capacidade de armazenamento, diversas ferramentas numéricas aplicadas na engenharia foram desenvolvidas com o intuito de se obter respostas rápidas e mais baratas do que ensaios, experimentos e testes laboratoriais. A Dinâmica dos Fluidos Computacional (DFC) faz uma aproximação numérica como um meio de simular escoamentos. Um dos grandes desafios em soluções numéricas na DFC é a garantia da consistência, estabilidade e convergência garantindo com isso, a confiabilidade do código numérico. As turbomáquinas operam em uma ampla faixa de velocidades no campo do escoamento, podendo ter regiões com baixos números de Mach. Nesse ponto, surge um problema, pois códigos da DFC para o cálculo de escoamento compressível geralmente são programados seguindo formulações matemáticas baseadas no vetor de variáveis conservadas, podendo ter problemas numéricos e apresentar soluções inconsistentes devido a pequena variação da densidade do fluido. Chorin através de alguns estudos constatou que os códigos de DFC possuem uma diminuição de sua convergência e estabilidade quando o número de Mach do escoamento torna-se menor do que o limite de compressibilidade. Com o objetivo de solucionar este problema, Chorin criou a técnica de compressibilidade artificial. Choi e Merkle; Turkel e outros pesquisadores modificaram a técnica de compressibilidade artificial e desenvolveram a técnica de pré-condicionamento para diversas aplicações para garantir a convergência, estabilidade e melhorias na soluções numéricas dos códigos DFC para uma ampla faixa de velocidades do escoamento. No presente trabalho, foi realizada a implementação do método de pré-condicionamento de Turkel, Vatsa e Radaspiel em um programa de DFC desenvolvido por Tomita para calcular escoamentos compressíveis, internos e externos. A fim de melhorar a robustez do código numérico o pré-condicionador foi modificado seguindo o proposto no trabalho de Damorfal e Siu. O pré-condicionamento foi implementado primeiramente para as Equações de Euler e depois para escoamentos viscosos e turbulentos. Diversas experiências numéricas foram realizadas e resultados interessantes utilizando o código de DFC compressível e o código de DFC compressível com o pré-condicionador original e modificado foram obtidos. Todos estes casos estão apresentados e comentados no presente trabalho. A implementação do pré-condicionador em um código de DFC desenvolvido para o cálculo de escoamento tipicamente compressível resultou em uma ferramenta numérica com maior potencial para o cálculo do escoamento numa ampla faixa de número de Mach.

Uma das principais preocupações consideradas na Engenharia de Software consiste na redução do custo de manutenção durante seu ciclo de vida, que pode compreender até 67% de seu custo total. A qualidade interna do código-fonte de um software representa um dos aspectos relacionados ao seu grau de manutenibilidade. Características de seu design como sua estruturação e facilidade de compreensão podem influenciar o esforço associado à sua manutenção. Especialistas em projetos de sistemas Orientados a Objetos (OO) defendem que a manutenção de baixo acoplamento entre os módulos resultam em produtos de software mais confiáveis e manuteníveis. Ao longo dos anos, autores formularam heurísticas para auxiliar os programadores a realizarem a tarefa de controlar o acoplamento entre módulos de um software. Uma destas heurísticas, a Lei de Demeter (Law of Demeter - LoD), foi proposta com a motivação de favorecer a modularização de um software através de sua aplicação. A Análise Estática de Código (AES) consiste em uma dentre as possíveis abordagens para automação da verificação da aderência ou violação da LoD no código-fonte de um software. Entretanto, sua aplicaçãoo pode apre- sentar alguns desafios como longos tempos de execução de análise, ruído excessivo e taxas inaceitáveis de falsos-positivos. Neste trabalho de pesquisa, se investiga, concebe, implementa e verifica um framework, denominado Law Of Demeter Reduced (LoDRed), para identificação automatizada de violações da LoD utilizando AES e redução do volume de ruídos resultantes. Nele, propõe-se ainda uma extensão para LoD, a Extensão da Lei de Demeter (Law of Demeter Extension - LoD-E) com a finalidade de investigar, definir e suportar, sob a ótica da LoD, elementos para análise de algumas construções particulares de linguagens OO como generics e lambda expressions, além de considerar a aplicação de filtros sobre agrupamentos lógicos. O framework LoDRed consiste na principal contribuição desta pesquisa. Ele define um processo, composto por quatro métodos que, em conjunto, têm a finalidade de identificar e reportar, de forma automatizada, violações da LoD e da LoD-E nos códigos-fonte de softwares. A sua implementação resultou em três produtos de software de código aberto e foi verificada nesta pesquisa por meio da execução de um experimento que apresentou redução no volume de ruídos da ordem de até 95%.