Orientador: Robson Pederiva / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-09T22:58:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LamimFilho_PauloCezarMonteiro_D.pdf: 3058410 bytes, checksum: b3139213ab7f18f3ff80772b9e063ab3 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Um programa de manutenção preditiva deve englobar várias técnicas de monitoramento a condição do motor elétrico. Dentre elas, pode-se citar como clássicas, a análise de corrente elétrica e análise de vibrações. Entretanto, existe um grande número de dificuldades associadas com estas técnicas e, conseqüentemente, com suas aplicações in loco no parque fabril. Isto ocorre devido ao largo espectro de possíveis defeitos, tais como: curto circuito entre espiras, desequilíbrio de fase e falhas de barras rotativas do rotor. Este trabalho propõe a implementação de um transdutor (bobina de fluxo) sensível às ondas eletromagnéticas dentro dos motores de indução trifásicos para a detecção, diagnóstico e monitoramento on-line. Foi obtida uma relação entre as principais falhas de origem elétrica (curto circuito entre espiras, desequilíbrio de fase e barras quebradas) com os sinais de fluxo magnético, sendo estabelecidas as freqüências características de falhas. No trabalho é proposto o uso da lógica fuzzy para o monitoramento online. A condição do motor é descrita através de variáveis lingüísticas. Uma base de regras foi construída para ser usada pelo método de inferência fuzzy. O motor de indução é diagnosticado pela composição do conjunto de regras do método de inferência. Os resultados experimentais comprovaram a eficiência do sensor proposto e da estratégia de detecção, diagnóstico e monitoramento on-line, podendo ser futuramente incluídos em Programas de Manutenção Preditiva / Abstract: A predictive maintenance program must include several techniques of monitoring of the electric motor¿s conditions. Among these techniques, probably the two most classic ones are related to electric current and vibration analysis. Unfortunately, in both cases inherent drawbacks make difficult their use in loco on industry plants. As there is a large range of possible fault sources and abnormal machine use conditions (such as inter-turn short circuits, unbalanced voltage supplies and broken rotor bars) the determination of the real machine problem is difficult. This work presents the implementation of a special sensor developed (flux coil sensor) inside three-phase induction motors used as experimental platforms. This sensor is sensitive to electromagnetic waves and they are used for detection, diagnosis, and on-line monitoring of electrical faults. It was established a relation between the main electrical faults (inter-turn short circuits, unbalanced voltage supplies and broken rotor bars) and the signals of magnetic flux, that were identified the characteristic frequencies of these faults. In this work, it is proposed the use of fuzzy logic for the on-line monitoring. The motor operational conditions are described by using fuzzy linguistic variables. A knowledge base, comprising fuzzy rules and databases, was built to support the fuzzy inference process. The conditions of the induction motors used during the test phase are diagnosed using a compositional rule and fuzzy inference procedures. The experimental results shown the efficiency of the flux coil sensor developed and the strategies for detection, diagnosis, and on-line monitoring tasks. The results were undoubtedly impressive and in a near future the system developed can be adapted and used in real predictive maintenance programs in industries / Doutorado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica

In this thesis we investigated two major issues in astrophysical flows: the transport of magnetic fields in highly conducting fluids in the presence of turbulence, and the turbulence evolution and turbulent dynamo amplification of magnetic fields in collisionless plasmas. The first topic was explored in the context of star-formation, where two intriguing problems are highly debated: the requirement of magnetic flux diffusion during the gravitational collapse of molecular clouds in order to explain the observed magnetic field intensities in protostars (the so called \"magnetic flux problem\") and the formation of rotationally sustained protostellar discs in the presence of the magnetic fields which tend to remove all the angular momentum (the so called \"magnetic braking catastrophe\"). Both problems challenge the ideal MHD description, usually expected to be a good approximation in these environments. The ambipolar diffusion, which is the mechanism commonly invoked to solve these problems, has been lately questioned both by observations and numerical simulation results. We have here investigated a new paradigm, an alternative diffusive mechanism based on fast magnetic reconnection induced by turbulence, termed turbulent reconnection diffusion (TRD). We tested the TRD through fully 3D MHD numerical simulations, injecting turbulence into molecular clouds with initial cylindrical geometry, uniform longitudinal magnetic field and periodic boundary conditions. We have demonstrated the efficiency of the TRD in decorrelating the magnetic flux from the gas, allowing the infall of gas into the gravitational well while the field lines migrate to the outer regions of the cloud. This mechanism works for clouds starting either in magnetohydrostatic equilibrium or initially out-of-equilibrium in free-fall. We estimated the rates at which the TRD operate and found that they are faster when the central gravitational potential is higher. Also we found that the larger the initial value of the thermal to magnetic pressure ratio (beta) the larger the diffusion process. Besides, we have found that these rates are consistent with the predictions of the theory, particularly when turbulence is trans- or super-Alfvénic. We have also explored by means of 3D MHD simulations the role of the TRD in protostellar disks formation. Under ideal MHD conditions, the removal of angular momentum from the disk progenitor by the typically embedded magnetic field may prevent the formation of a rotationally supported disk during the main protostellar accretion phase of low mass stars. Previous studies showed that an enhanced microscopic diffusivity of about three orders of magnitude larger than the Ohmic diffusivity would be necessary to enable the formation of a rotationally supported disk. However, the nature of this enhanced diffusivity was not explained. Our numerical simulations of disk formation in the presence of turbulence demonstrated the efficiency of the TRD in providing the diffusion of the magnetic flux to the envelope of the protostar during the gravitational collapse, thus enabling the formation of rotationally supported disks of radius ~ 100 AU, in agreement with the observations. The second topic of this thesis has been investigated in the framework of the plasmas of the intracluster medium (ICM). The amplification and maintenance of the observed magnetic fields in the ICM are usually attributed to the turbulent dynamo action which is known to amplify the magnetic energy until close equipartition with the kinetic energy. This is generally derived employing a collisional MHD model. However, this is poorly justified a priori since in the ICM the ion mean free path between collisions is of the order of the dynamical scales, thus requiring a collisionless-MHD description. We have studied here the turbulence statistics and the turbulent dynamo amplification of seed magnetic fields in the ICM using a single-fluid collisionless-MHD model. This introduces an anisotropic thermal pressure with respect to the direction of the local magnetic field and this anisotropy modifies the MHD linear waves and creates kinetic instabilities. Our collisionless-MHD model includes a relaxation term of the pressure anisotropy due to the feedback of the mirror and firehose instabilities. We performed 3D numerical simulations of forced transonic turbulence in a periodic box mimicking the turbulent ICM, assuming different initial values of the magnetic field intensity and different relaxation rates of the pressure anisotropy. We showed that in the high beta plasma regime of the ICM where these kinetic instabilities are stronger, a fast anisotropy relaxation rate gives results which are similar to the collisional-MHD model in the description of the statistical properties of the turbulence. Also, the amplification of the magnetic energy due to the turbulent dynamo action when considering an initial seed magnetic field is similar to the collisional-MHD model, particularly when considering an instantaneous anisotropy relaxation. The models without any pressure anisotropy relaxation deviate significantly from the collisional-MHD results, showing more power in small-scale fluctuations of the density and velocity field, in agreement with a significant presence of the kinetic instabilities; however, the fluctuations in the magnetic field are mostly suppressed. In this case, the turbulent dynamo fails in amplifying seed magnetic fields and the magnetic energy saturates at values several orders of magnitude below the kinetic energy. It was suggested by previous studies of the collisionless plasma of the solar wind that the pressure anisotropy relaxation rate is of the order of a few percent of the ion gyrofrequency. The present study has shown that if this is also the case for the ICM, then the models which best represent the ICM are those with instantaneous anisotropy relaxation rate, i.e., the models which revealed a behavior very similar to the collisional-MHD description. / Nesta tese, investigamos dois problemas chave relacionados a fluidos astrofísicos: o transporte de campos magnéticos em plasmas altamente condutores na presença de turbulência, e a evolução da turbulência e amplificação de campos magnéticos pelo dínamo turbulento em plasmas não-colisionais. O primeiro tópico foi explorado no contexto de formação estelar, onde duas questões intrigantes são intensamente debatidas na literatura: a necessidade da difusão de fluxo magnético durante o colapso gravitacional de nuvens moleculares, a fim de explicar as intensidades dos campos magnéticos observadas em proto-estrelas (o denominado \"problema do fluxo magnético\"), e a formação de discos proto-estelares sustentados pela rotação em presença de campos magnéticos, os quais tendem a remover o seu momento angular (a chamada \"catástrofe do freamento magnético\"). Estes dois problemas desafiam a descrição MHD ideal, normalmente empregada para descrever esses sistemas. A difusão ambipolar, o mecanismo normalmente invocado para resolver estes problemas, vem sendo questionada ultimamente tanto por observações quanto por resultados de simulações numéricas. Investigamos aqui um novo paradigma, um mecanismo de difusão alternativo baseado em reconexão magnética rápida induzida pela turbulência, que denominamos reconexão turbulenta (TRD, do inglês turbulent reconnection diffusion). Nós testamos a TRD através de simulações numéricas tridimensionais MHD, injetando turbulência em nuvens moleculares com geometria inicialmente cilíndrica, permeadas por um campo magnético longitudinal e fronteiras periódicas. Demonstramos a eficiência da TRD em desacoplar o fluxo magnético do gás, permitindo a queda do gás no poço de potencial gravitacional, enquanto as linhas de campo migram para as regiões externas da nuvem. Este mecanismo funciona tanto para nuvens inicialmente em equilíbrio magneto-hidrostático, quanto para aquelas inicialmente fora de equilíbrio, em queda livre. Nós estimamos as taxas em que a TRD opera e descobrimos que são mais rápidas quando o potencial gravitacional é maior. Também verificamos que quanto maior o valor inicial da razão entre a pressão térmica e magnética (beta), mais eficiente é o processo de difusão. Além disto, também verificamos que estas taxas são consistentes com as previsões da teoria, particularmente quando a turbulência é trans- ou super-Alfvénica. Também exploramos por meio de simulações MHD 3D a influência da TRD na formação de discos proto-estelares. Sob condições MHD ideais, a remoção do momento angular do disco progenitor pelo campo magnético da nuvem pode evitar a formação de discos sustentados por rotação durante a fase principal de acreção proto-estelar de estrelas de baixa massa. Estudos anteriores mostraram que uma super difusividade microscópica aproximadamente três ordens de magnitude maior do que a difusividade ôhmica seria necessária para levar à formação de um disco sustentado pela rotação. No entanto, a natureza desta super difusividade não foi explicada. Nossas simulações numéricas da formação do disco em presença de turbulência demonstraram a eficiência da TRD em prover a diffusão do fluxo magnético para o envelope da proto-estrela durante o colapso gravitacional, permitindo assim a formação de discos sutentados pela rotação com raios ~ 100 UA, em concordância com as observações. O segundo tópico desta tese foi abordado no contexto dos plasmas do meio intra-aglomerado de galáxias (MIA). A amplificação e manutenção dos campos magnéticos observados no MIA são normalmente atribuidas à ação do dínamo turbulento, que é conhecidamente capaz de amplificar a energia magnética até valores próximos da equipartição com a energia cinética. Este resultado é geralmente derivado empregando-se um modelo MHD colisional. No entanto, isto é pobremente justificado a priori, pois no MIA o caminho livre médio de colisões íon-íon é da ordem das escalas dinâmicas, requerendo então uma descrição MHD não-colisional. Estudamos aqui a estatística da turbulência e a amplificação por dínamo turbulento de campos magnéticos sementes no MIA, usando um modelo MHD não-colisional de um único fluido. Isto indroduz uma pressão térmica anisotrópica com respeito à direção do campo magnético local. Esta anisotropia modifica as ondas MHD lineares e cria instabilidades cinéticas. Nosso modelo MHD não-colisional inclui um termo de relaxação da anisotropia devido aos efeitos das instabilidades mirror e firehose. Realizamos simulações numéricas 3D de turbulência trans-sônica forçada em um domínio periódico, mimetizando o MIA turbulento e considerando diferentes valores iniciais para a intensidade do campo magnético, bem como diferentes taxas de relaxação da anisotropia na pressão. Mostramos que no regime de plasma com altos valores de beta no MIA, onde estas instabilidades cinéticas são mais fortes, uma rápida taxa de relaxação da anisotropia produz resultados similares ao modelo MHD colisional na descrição das propriedades estatísticas da turbulência. Além disso, a amplificação da energia mangética pela ação do dínamo turbulento quando consideramos um campo magnético semente, é similar ao modelo MHD colisional, particularmente quando consideramos uma relaxação instantânea da anisotropia. Os modelos sem qualquer relaxação da anisotropia de pressão mostraram resultados que se desviam significativamente daqueles do MHD colisional, mostrando mais potências nas flutuações de pequena escala da densidade e velocidade, em concordância com a presença significativa das instabilidades cinéticas nessas escalas; no entanto, as flutuações do campo magnético são, em geral, suprimidas. Neste caso, o dínamo turbulento também falha em amplificar campos magnéticos sementes e a energia magnética satura em valores bem abaixo da energia cinética. Estudos anteriores do plasma não-colisional do vento solar sugeriram que a taxa de relaxação da anisotropia na pressão é da ordem de uma pequena porcentagem da giro-frequência dos íons. O presente estudo mostrou que, se este também é o caso para o MIA, então os modelos que melhor representam o MIA são aqueles com taxas de relaxação instantâneas, ou seja, os modelos que revelaram um comportamento muito similar à descrição MHD colisional.

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:04:36Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo4292_1.pdf: 2272386 bytes, checksum: f617d63734e152963ff1e5a872bf3a3a (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2008 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Neste trabalho propomos e demonstramos o uso do efeito de transparência eletromagneticamente induzida num vapor atômico como uma ferramenta para medir campos magnéticos com alta precisão. O princípio da técnica reside na ressonância muito estreita associada com este efeito coerente e no deslocamento Zeeman desta ressonância quando um campo magnético externo longitudinal é aplicado. Este campo magnético define também a direção de quantização. O esquema proposto, empregamos feixes contra-propagantes o que permitiu a observação simultânea da dupla ressonância de transparência eletromagneticamente induzida, cuja separação em frequência está diretamente relacionada à componente do campo magnético paralelo à direção de propagação dos feixes incidentes. A técnica foi demonstrada usando um sistema de dois níveis degenerados dos átomos de césio a temperatura ambiente. Em particular ela foi também explorada para medida de deslocamento de frequência dos subníveis Zeeman do estado fundamental hiperfino do césio 6S1/2, F = 3. Também calculamos o espectro da transparência eletromagneticamente induzida num meio inomogeneamente pelo efeito Doppler e estudamos sua dependência com o campo magnético aplicado assim como também com a intensidade do feixe de bombeamento. Estes cálculos se comparam rasoavelmente bem com os resultados observados

Introdução- As Leucemias Linfocíticas Agudas (LLA) constituem-se na mais comum das neoplasias em crianças. Alguns estudos epidemiológicos identificaram riscos aumentados de LLA em crianças expostas a campos magnéticos gerados por linhas de força de alta tensão, porém, essa associação não foi confirmada por outros estudos. Objetivo- Verificar a associação entre exposição a campos magnéticos e a incidência da LLA em crianças residentes na Região Metropolitana de São Paulo, considerando-se a distância das residências das crianças de linhas de transmissão de energia (88, 138, 230, 345 e 440 kV). Métodos- Estudo casocontrole de base populacional. Os casos foram selecionados em cinco hospitais na capital do município de São Paulo, que concentram o atendimento a crianças com LLA. Quatro controles populacionais foram selecionados para cada caso, emparelhados por sexo, idade e cidade de nascimento. Casos e controles foram entrevistados utilizando-se questionário similar para obtenção de informações sobre as variáveis de interesse e potenciais variáveis de confusão. Os domicílios foram avaliados em relação às distâncias de linhas de transmissão de energia mais próxima utilizando-se o Global Positioning System (GPS). Na análise da associação entre campos magnéticos e LLA foi utilizada regressão logística condicional, incluindo o controle de potenciais variáveis de confusão. Foram calculados os odds ratios (OR) e os respectivos intervalos com 95 por cento de confiança (IC95 por cento). Resultados- A associação entre a distância de linhas de transmissão e LLA foi ajustada pela variável escolaridade da pessoa entrevistada, resultando em OR de 2,91 (IC95 por cento 0,92-9,22). Conclusão- Concluiu-se que, crianças residentes a menos de 160 metros de linhas de transmissão de energia na RMSP apresentam risco maior, porém não estatisticamente significativo de desenvolver LLA quando comparadas com as que residem a mais que 160 metros. / Introduction-The Acute Lymphocytic Leukemia (ALL) is the most common cancers in children. Some epidemiological studies have identified increased risk of ALL in children exposed to magnetic fields generated by high voltage power lines, however, this association was not confirmed by other studies. Purpose- Check the association between exposure to magnetic fields and the incidence of ALL in children residing in the Metropolitan Region of São Paulo, considering the distance from childrens home and transmission lines (88, 138, 230, 345 and 440 kV). Methods- A population-based case-control study. The cases were selected in five hospitals in the city of Sao Paulo, which account for the care of children with ALL. Four population controls were selected for each case, matched by sex, age and city of birth. Cases and controls were interviewed using a similar questionnaire to obtain information on the interest variables and potential confounding variables. The homes were evaluated by distances of the nearest transmission lines using the Global Positioning System (GPS). To examine the association between magnetic fields and ALL was used conditional logistic regression, including the control of potential confounding variables. We calculated the odds ratios (OR) and their 95per cent confidence interval (95 per cent CI). Results-The association between the distance of transmission lines and ALL was adjusted by education of the person interviewed, and the OR was 2.91 (95 per cent CI 0.92-9.22). Conclusion- Children living at less than 160 m of power transmission lines in RMSP have higher risk, though not statistically significant, when compared with those living in more than 160 m.

The coronal mass ejections (CMEs) are phenomena that evidence the complex solar activity. During the CME evolution in the solar wind (SW) the shock and sheath (Sh) are established. With these, the transfer of energy and shock thermalization have origin through several processes like instabilities and particle acceleration. Here, we present two studies related to CMEs. In the first study, we analyze the existence of the KelvinHelmholtz instability (KHI) at the interfaces CMESh and ShSW. For this purpose, we assumed two CMEs that propagate independently in the slow and fast SW. We model velocities, densities and magnetic field strengths of sheaths, and SW in the CMEs flanks, in order to solve the Chandrasekhar condition for the magnetic KHI existence. Our results reveal that KHI formation is more probably in the CME that propagate in the slow SW than in CME propagating in the fast SW. It is due to large shear flow between the CME and the slow SW. Besides we find that the interface ShSW is more susceptible to the instability. In the second study, we examine the distributions of particle acceleration and turbulence regions around CME-driven shocks with wave-like features. We consider these corrugated shock as the result of disturbances from the bimodal SW, CME deflection, irregular CME expansion, and the ubiquitous fluctuations in the solar corona. We model smooth CME-driven shocks using polar Gaussian profiles. With the addition of wave-like functions, we obtain the corrugated shocks. For both shock types are calculated the shock normal angles between the shock normal and the radial upstream coronal magnetic field in order to classify the quasi-parallel and quasi-perpendicular regions linked to the particle acceleration and turbulence regions, respectively. Our calculations show the predisposition of the shock to the particle acceleration and indicate that the irregular CME expansion is the relevant factor in the particle acceleration process. We consider that these wave-like features in shocks may be essential in the study of current problems as injection particle, instabilities, downstream-jets, and shock thermalization. / As ejeções de massa coronal (do inglês coronal mass ejections, CMEs) são consideradas traçadores da atividade solar. Durante a evolução das CMEs no vento solar (do inglês solar wind, SW), o choque e o envoltório (do inglês sheath, Sh) são estabelecidos. Nesta fase, a transferência da energia e a termalização do choque podem ter origem através de vários processos, entre eles instabilidades e aceleração de partculas. Aqui nós apresentamos dois estudos relacionados às CMEs. No primeiro estudo, analisamos a existência da instabilidade KelvinHelmholtz (KHI) nas interfaces CMESh e ShSW. Para isto, supomos duas CMEs que se propagam independentemente no SW lento e rápido. Modelamos as velocidades, densidades e a intensidade do campo magnético dos envoltórios e SW nos flancos das CMEs, a fim de resolver a condição de Chandrasekhar para a existência da KHI magnética. Nossos resultados revelam que a formação da KHI pode ser mais provável na CME que se propaga no SW lento do que na CME que se propaga no SW rápido. Isto é devido a um maior cisalhamento entre a CME e o SW lento. Além disso, encontramos que a interface ShSW é ser mais suscetvel à instabilidade. No segundo estudo, examinamos as distribuições das regiões de aceleração de partculas e turbulência em choques ondulados com caractersticas semelhantes a ondas. Assumimos choques ondulados como resultado de perturbações do SW bimodal, deflexão da CME, expansão irregular da CME, e flutuações onipresentes na coroa solar. Construmos choques sem ondulações usando perfis Gaussianos. Com adição de funções semelhantes a ondas, obtemos os choques ondulados. Para ambos tipos de choques, calculamos os ângulos entre o vector normal ao choque e o campo magnético coronal radial, assim classificamos as regiões como quase-paralelas e quase-perpendiculares que são ligadas às regiões de aceleração de partculas e turbulência, respectivamente. Nossos cálculos mostram a predisposição do choque para o fenômeno de acceleração de partculas, e indicam que a expansão irregular da CME é o fator de maior relevância neste processo. Consideramos que assumir ondulações nos choques pode ser essencial nos estudos de problemas atuais como injeção de partculas, instabilidades, jatos e termalização dos choques.

O tópico abordado nesta tese é a perda de massa através de ventos coronais magnetizados em estrelas de baixa massa. Ventos estelares têm sido estudados extensivamente há vários anos, tendo inicialmente como foco o vento solar. Atualmente, sabe-se que o campo magnético é essencial na aceleração e aquecimento dos ventos coronais. Apesar do conhecimento detalhado que temos da estrutura magnética do Sol, pouco se sabe sobre a configuração do campo magnético em outras estrelas. Nesta tese, é investigada a estrutura do campo magnético nas coroas de estrelas do tipo solar na Seqüência Principal e de suas predecessoras na pré Seqüência Principal através de simulações numéricas magneto-hidrodinâmicas tri-dimensionais. Aqui, consideramos de forma auto-consistente a interação entre o vento e o campo magnético e vice-versa. Dessa forma, pela interação entre forças magnéticas e forças do vento, consegue-se determinar a configuração do campo magnético e a estrutura dos ventos coronais. Realizamos um estudo de ventos de estrelas do tipo solar e a dependência dos mesmos com o parâmetro beta do plasma (a razão entre as densidades de energia térmica e magnética). Este é o primeiro estudo a realizar tal análise resolvendo as equações tri-dimensionais da magneto-hidrodinâmica ideal. Em nossas simulações, adotamos um parâmetro de aquecimento descrito por gamma, que é responsável pela aceleração térmica do vento. Então, nós analisamos ventos com intensidades de campo magnético nos pólos no intervalo de B0 = 1 a 20 G e mostramos que a estrutura do vento apresenta características que são similares à do vento coronal do Sol. No estado estacionário, a topologia do campo magnético obtida é similar para todos os casos estudados, apresentando uma configuração do tipo helmet streamer, com zonas de linhas fechadas e abertas de campo magnético co-existindo. Intensidades mais altas de campo levam a ventos mais acelerados e mais quentes. O aumento na intensidade do campo gera também uma zona morta maior no vento, i.e., os loops fechados que previnem que a matéria escape da coroa em latitudes menores que ~45 graus se estendem a maiores distâncias da estrela. Além disso, mostramos também que a força de Lorentz gera naturalmente um vento que é dependente da latitude. Ao aumentar a densidade da coroa mantendo B0 = 20 G, mostramos que o sistema volta a apresentar ventos menos acelerados e mais frios. Para um valor fixo de gamma, mostramos que o parâmetro essencial na determinação do perfil de velocidade do vento é o parâmetro beta calculado na base da coroa. Dessa forma, acredita-se que haja um grupo de ventos magnetizados que apresenta a mesma velocidade terminal independentemente das densidades de energia térmica ou magnética, desde que o parâmetro beta seja o mesmo. No entanto, essa degenerescência pode ser removida ao se comparar outros parâmetros físicos do vento, tal como a taxa de perda de massa. Nós também analisamos a influência do gamma nos nossos resultados e mostramos que ele é importante na determinação da estrutura do vento. Além disso, investigamos ventos magnetizados de estrelas de baixa massa da pré Seqüência Principal. Em particular, analisamos sob quais circunstâncias tais estrelas apresentam estruturas magnéticas alongadas (e.g., helmet streamers, proeminências do tipo slingshot, etc). Focamos especialmente em estrelas do tipo T Tauri fracas, uma vez que o tênue disco de acreção, quando presente ao redor de tais estrelas, não deve causar forte influência na estrutura do vento estelar e nem na do campo magnético coronal. Nós mostramos que o parâmetro beta do plasma é um fator decisivo na configuração do campo magnético do vento estelar. Usando parâmetros iniciais adequados ao que se é observado para tais estrelas, nós mostramos que a configuração do campo magnético pode variar entre uma configuração semelhante à de um dipolo e uma configuração com linhas fortemente colimadas em torno do eixo polar e streamers fechados ao redor do equador (configuração de multi-componentes para o campo magnético). Mostramos que as estruturas alongadas do campo magnético somente estão presentes se o parâmetro beta do plasma na base da coroa é beta0 << 1. Usando nossos modelos magneto-hidrodinâmicos, auto-consistentes, tri-dimensionais, estimamos para ventos de estrelas da pré Seqüência Principal a escala temporal de migração planetária devido a forças de arraste exercidas pelo vento em um planeta tipo hot-Jupiter (i.e., um planeta gigante que orbita muito próximo da estrela). Nosso modelo sugere que os ventos estelares de coroas com multi-componentes de campo magnético não têm influências significativas na migração de hot-Jupiters. / The subject of this thesis is the mass loss of low-mass stars through magnetized coronal winds. Stellar winds have been a topic of extensive research in Astrophysics for a long time, and their first investigations focused on the solar wind. Nowadays, we know that the magnetic field plays a crucial role in the acceleration and heating of coronal winds. Despite of the knowledge of the fine structure of the solar magnetic field, much less information is known regarding the configuration of the magnetic field in other stars. In this thesis, we investigate the structure of the magnetic field in the coronae of solar-like stars and young stars by means of three-dimensional magnetohydrodynamical numerical simulations. We self-consistently take into consideration the interaction of the outflowing wind with the magnetic field and vice versa. Hence, from the interplay between magnetic forces and wind forces, we are able to determine the configuration of the magnetic field and the structure of the coronal winds. We investigate solar-like stellar winds and their dependence on the plasma-beta parameter (the ratio between thermal and magnetic energy densities). This is the first study to perform such analysis solving the fully ideal three-dimensional magnetohydrodynamics equations. We adopt in our simulations a heating parameter described by gamma, which is responsible for the thermal acceleration of the wind. We analyze winds with polar magnetic field intensities ranging from B0 = 1 to 20 G and we show that the wind structure presents characteristics that are similar to the solar coronal wind. The steady-state magnetic field topology for all cases is similar, presenting a configuration of helmet streamer-type, with zones of closed field lines and open field lines coexisting. Higher magnetic field intensities lead to faster and hotter winds. The increase of the field intensity generates a larger ``dead zone\'\' in the wind, i.e., the closed loops that inhibit matter to escape from latitudes lower than 45 degrees extend farther away from the star. The Lorentz force leads naturally to a latitude-dependent wind. We show that by increasing the density and maintaining B0 = 20 G, the system recovers to slower and cooler winds. For a fixed gamma, we show that the key parameter in determining the wind velocity profile is the beta-parameter at the coronal base. Therefore, there is a group of magnetized flows that would present the same terminal velocity despite of its thermal and magnetic energy densities, as long as the plasma-beta parameter is the same. This degeneracy, however, can be removed if we compare other physical parameters of the wind, such as the mass-loss rate. We also analyze the influence of gamma in our results and we show that it is also important in determining the wind structure. We further investigate magnetized stellar winds of low-mass pre-main-sequence stars. In particular we analyze under which circumstances these stars present elongated magnetic features (e.g., helmet streamers, slingshot prominences, etc). We focus on weak-lined T Tauri stars, as the presence of the tenuous accretion disk is not expected to have strong influence on the structure of the stellar wind neither on the coronal magnetic field. We show that the plasma-beta parameter is a decisive factor in defining the magnetic configuration of the stellar wind. Using initial parameters within the observed range for these stars, we show that the coronal magnetic field configuration can vary between a dipole-like configuration and a configuration with strong collimated polar lines and closed streamers at the equator (multicomponent configuration for the magnetic field). We show that elongated magnetic features will only be present if the plasma-beta parameter at the coronal base is beta0 << 1. Using our self-consistent three-dimensional magnetohydrodynamical model, we estimate for the stellar winds of pre-main-sequence stars the timescale of planet migration due to drag forces exerted by the stellar wind on a hot-Jupiter (i.e., on a giant planet that orbits very close to the star). Our model suggests that the stellar wind of these multicomponent coronae are not expected to have significant influence on the migration of hot-Jupiters.

A in uência do caráter inomogêneo da região-fonte na ampli cação da Radiação Quilom étrica das Auroras é investigada. Inicialmente é feita uma revisão de trabalhos relevantes publicados a respeito do mesmo tema geral, tanto os que concernem aos dados observacionais como os que concernem aos modelos teóricos e simulações numéricas. Esta revisão é precedida pelo estabelecimento de conceitos e de nições pertinentes ao tema. São consideradas duas abordagens distintas na determinação da ampli cação da radiação na região-fonte. A primeira considera o plasma localmente homogêneo, enquanto a segunda toma em conta, explicitamente, a contribuição dos gradientes dos parâmetros do plasma. A ampli cação da radiação é determinada pela avaliação do tensor dielétrico do plasma e pela evolução da radia ção através do estudo de traçado de raios. Os parâmetros do plasma são obtidos através de uma formulação autoconsistente que toma em conta uma queda de potencial elétrico ao longo das linhas de campo geomagnético. Utiliza-se um modelo de lâmina auroral em que o campo magnético ambiente é considerado localmente homogêneo. O modelo teórico subjacente adotado é o do maser de elétron-cíclotron. O principal resultado obtido revela uma diminuição na ampli cação nal por um fator em torno de três, quando os gradientes dos parâmetros do plasma são considerados explicitamente. Este resultado pode ter implicações na capacidade do maser de elétron-cíclotron em explicar os níveis de radiação mais elevados observados. / The in uence from source region inhomogeneous character on ampli cation of Auroral Kilometric Radiation is investigated. Firstly, a review over relevant works published about the same general theme is made, concerning about observational data as well theoretical models and numerical simulations. This review is preceded by the establishment of de nitions and concepts related to the theme. Two distinct approaches are considered in determining the ampli cation of radiation across the source region. First approach takes the plasma as locally homogeneous, while second approach account, explicitly, for gradients on plasma parameters. The ampli cation is obtained through evaluation of the dielectric tensor and the evolution of radiation through ray tracing. Plasma parameters are obtained using a self-consistent formulation which account for an electric potential drop along geomagnetic eld lines. An auroral slab model is used where the ambient magnetic eld is taken as locally homogeneous. The subjacent theoretical model adopted is the electron-cyclotron maser. The main result obtained reveals a reduction on nal ampli cation by a factor about three, when plasma parameters gradients are explicitly accounted. This nding may have implications on capability of electron-cyclotron maser for explanation the most intense levels of radiation observed.

The coronal mass ejections (CMEs) are phenomena that evidence the complex solar activity. During the CME evolution in the solar wind (SW) the shock and sheath (Sh) are established. With these, the transfer of energy and shock thermalization have origin through several processes like instabilities and particle acceleration. Here, we present two studies related to CMEs. In the first study, we analyze the existence of the KelvinHelmholtz instability (KHI) at the interfaces CMESh and ShSW. For this purpose, we assumed two CMEs that propagate independently in the slow and fast SW. We model velocities, densities and magnetic field strengths of sheaths, and SW in the CMEs flanks, in order to solve the Chandrasekhar condition for the magnetic KHI existence. Our results reveal that KHI formation is more probably in the CME that propagate in the slow SW than in CME propagating in the fast SW. It is due to large shear flow between the CME and the slow SW. Besides we find that the interface ShSW is more susceptible to the instability. In the second study, we examine the distributions of particle acceleration and turbulence regions around CME-driven shocks with wave-like features. We consider these corrugated shock as the result of disturbances from the bimodal SW, CME deflection, irregular CME expansion, and the ubiquitous fluctuations in the solar corona. We model smooth CME-driven shocks using polar Gaussian profiles. With the addition of wave-like functions, we obtain the corrugated shocks. For both shock types are calculated the shock normal angles between the shock normal and the radial upstream coronal magnetic field in order to classify the quasi-parallel and quasi-perpendicular regions linked to the particle acceleration and turbulence regions, respectively. Our calculations show the predisposition of the shock to the particle acceleration and indicate that the irregular CME expansion is the relevant factor in the particle acceleration process. We consider that these wave-like features in shocks may be essential in the study of current problems as injection particle, instabilities, downstream-jets, and shock thermalization. / As ejeções de massa coronal (do inglês coronal mass ejections, CMEs) são consideradas traçadores da atividade solar. Durante a evolução das CMEs no vento solar (do inglês solar wind, SW), o choque e o envoltório (do inglês sheath, Sh) são estabelecidos. Nesta fase, a transferência da energia e a termalização do choque podem ter origem através de vários processos, entre eles instabilidades e aceleração de partculas. Aqui nós apresentamos dois estudos relacionados às CMEs. No primeiro estudo, analisamos a existência da instabilidade KelvinHelmholtz (KHI) nas interfaces CMESh e ShSW. Para isto, supomos duas CMEs que se propagam independentemente no SW lento e rápido. Modelamos as velocidades, densidades e a intensidade do campo magnético dos envoltórios e SW nos flancos das CMEs, a fim de resolver a condição de Chandrasekhar para a existência da KHI magnética. Nossos resultados revelam que a formação da KHI pode ser mais provável na CME que se propaga no SW lento do que na CME que se propaga no SW rápido. Isto é devido a um maior cisalhamento entre a CME e o SW lento. Além disso, encontramos que a interface ShSW é ser mais suscetvel à instabilidade. No segundo estudo, examinamos as distribuições das regiões de aceleração de partculas e turbulência em choques ondulados com caractersticas semelhantes a ondas. Assumimos choques ondulados como resultado de perturbações do SW bimodal, deflexão da CME, expansão irregular da CME, e flutuações onipresentes na coroa solar. Construmos choques sem ondulações usando perfis Gaussianos. Com adição de funções semelhantes a ondas, obtemos os choques ondulados. Para ambos tipos de choques, calculamos os ângulos entre o vector normal ao choque e o campo magnético coronal radial, assim classificamos as regiões como quase-paralelas e quase-perpendiculares que são ligadas às regiões de aceleração de partculas e turbulência, respectivamente. Nossos cálculos mostram a predisposição do choque para o fenômeno de acceleração de partculas, e indicam que a expansão irregular da CME é o fator de maior relevância neste processo. Consideramos que assumir ondulações nos choques pode ser essencial nos estudos de problemas atuais como injeção de partculas, instabilidades, jatos e termalização dos choques.

A in uência do caráter inomogêneo da região-fonte na ampli cação da Radiação Quilom étrica das Auroras é investigada. Inicialmente é feita uma revisão de trabalhos relevantes publicados a respeito do mesmo tema geral, tanto os que concernem aos dados observacionais como os que concernem aos modelos teóricos e simulações numéricas. Esta revisão é precedida pelo estabelecimento de conceitos e de nições pertinentes ao tema. São consideradas duas abordagens distintas na determinação da ampli cação da radiação na região-fonte. A primeira considera o plasma localmente homogêneo, enquanto a segunda toma em conta, explicitamente, a contribuição dos gradientes dos parâmetros do plasma. A ampli cação da radiação é determinada pela avaliação do tensor dielétrico do plasma e pela evolução da radia ção através do estudo de traçado de raios. Os parâmetros do plasma são obtidos através de uma formulação autoconsistente que toma em conta uma queda de potencial elétrico ao longo das linhas de campo geomagnético. Utiliza-se um modelo de lâmina auroral em que o campo magnético ambiente é considerado localmente homogêneo. O modelo teórico subjacente adotado é o do maser de elétron-cíclotron. O principal resultado obtido revela uma diminuição na ampli cação nal por um fator em torno de três, quando os gradientes dos parâmetros do plasma são considerados explicitamente. Este resultado pode ter implicações na capacidade do maser de elétron-cíclotron em explicar os níveis de radiação mais elevados observados. / The in uence from source region inhomogeneous character on ampli cation of Auroral Kilometric Radiation is investigated. Firstly, a review over relevant works published about the same general theme is made, concerning about observational data as well theoretical models and numerical simulations. This review is preceded by the establishment of de nitions and concepts related to the theme. Two distinct approaches are considered in determining the ampli cation of radiation across the source region. First approach takes the plasma as locally homogeneous, while second approach account, explicitly, for gradients on plasma parameters. The ampli cation is obtained through evaluation of the dielectric tensor and the evolution of radiation through ray tracing. Plasma parameters are obtained using a self-consistent formulation which account for an electric potential drop along geomagnetic eld lines. An auroral slab model is used where the ambient magnetic eld is taken as locally homogeneous. The subjacent theoretical model adopted is the electron-cyclotron maser. The main result obtained reveals a reduction on nal ampli cation by a factor about three, when plasma parameters gradients are explicitly accounted. This nding may have implications on capability of electron-cyclotron maser for explanation the most intense levels of radiation observed.

A in uência do caráter inomogêneo da região-fonte na ampli cação da Radiação Quilom étrica das Auroras é investigada. Inicialmente é feita uma revisão de trabalhos relevantes publicados a respeito do mesmo tema geral, tanto os que concernem aos dados observacionais como os que concernem aos modelos teóricos e simulações numéricas. Esta revisão é precedida pelo estabelecimento de conceitos e de nições pertinentes ao tema. São consideradas duas abordagens distintas na determinação da ampli cação da radiação na região-fonte. A primeira considera o plasma localmente homogêneo, enquanto a segunda toma em conta, explicitamente, a contribuição dos gradientes dos parâmetros do plasma. A ampli cação da radiação é determinada pela avaliação do tensor dielétrico do plasma e pela evolução da radia ção através do estudo de traçado de raios. Os parâmetros do plasma são obtidos através de uma formulação autoconsistente que toma em conta uma queda de potencial elétrico ao longo das linhas de campo geomagnético. Utiliza-se um modelo de lâmina auroral em que o campo magnético ambiente é considerado localmente homogêneo. O modelo teórico subjacente adotado é o do maser de elétron-cíclotron. O principal resultado obtido revela uma diminuição na ampli cação nal por um fator em torno de três, quando os gradientes dos parâmetros do plasma são considerados explicitamente. Este resultado pode ter implicações na capacidade do maser de elétron-cíclotron em explicar os níveis de radiação mais elevados observados. / The in uence from source region inhomogeneous character on ampli cation of Auroral Kilometric Radiation is investigated. Firstly, a review over relevant works published about the same general theme is made, concerning about observational data as well theoretical models and numerical simulations. This review is preceded by the establishment of de nitions and concepts related to the theme. Two distinct approaches are considered in determining the ampli cation of radiation across the source region. First approach takes the plasma as locally homogeneous, while second approach account, explicitly, for gradients on plasma parameters. The ampli cation is obtained through evaluation of the dielectric tensor and the evolution of radiation through ray tracing. Plasma parameters are obtained using a self-consistent formulation which account for an electric potential drop along geomagnetic eld lines. An auroral slab model is used where the ambient magnetic eld is taken as locally homogeneous. The subjacent theoretical model adopted is the electron-cyclotron maser. The main result obtained reveals a reduction on nal ampli cation by a factor about three, when plasma parameters gradients are explicitly accounted. This nding may have implications on capability of electron-cyclotron maser for explanation the most intense levels of radiation observed.