Orientador: Arthur João Catto / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Ciencia da Computação / Made available in DSpace on 2018-07-13T23:43:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_SergioRobertoPereirada_M.pdf: 3782784 bytes, checksum: 8771856aad12b2f4a67a5a5f06a2c221 (MD5) Previous issue date: 1991 / Resumo: Este trabalho apresenta o desenvolvimento e a análise de um modelo para a arquitetura de fluxo de dados de Manchester empregando a Teoria Geral de Redes. As fases de desenvolvimento do modelo encontram-se detalhadas demonstrando a aplicabilidade desta teoria à modelagem de sistemas com tarefas concorrentes. Na fase de validação do modelo foi utilizado para sua análise um método analítico determinístico baseado em redes de Petri, o modelo-Q. Este mesmo método foi empregado na fase de análise do modelo, visando a identificação de pontos de estrangulamento do desempenho da arquitetura, e na avaliação de algumas alternativas, visando a remoção destes pontos. O trabalho, além de desenvolver um modelo para a arquitetura de fluxo de dados de Manchester, demonstra a potencialidade deste tipo de ferramenta para identificação de problemas e avaliação de alternativas de projeto para esta classe de máquinas. / Abstract: This work presents the development and analysis of a model for the Manchester data flow architecture using the General Net Theory. The model's development phases are detailed, demonstrating the applicability of such theory to the modelling of systems with concurrent tasks. During the model's validation phase, an analytical deterministic method based on Petri nets, the Q-model, was used. The same method was used during the model's analysis phase, aiming at identifying performance bottlenecks in the architecture and at evaluating alternatives in order to correct such problems. The work, besides developing a model for the Manchester data flow architecture, demonstrates the potential of this kind of tool for identifying problems and evaluating design alternatives for this class of machines. / Mestrado / Mestre em Ciência da Computação

Orientador : Leonardo de Souza Mendes / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-29T02:53:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AndradeNeto_ErnestoLuiz_D.pdf: 8973266 bytes, checksum: 1f7b0b441adf820f20165c1beb1280bb (MD5) Previous issue date: 2001 / Doutorado

Orientador: Roberto Testezlaf / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agrícola / Made available in DSpace on 2018-08-24T05:47:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mesquita_Marcio_D.pdf: 9242210 bytes, checksum: 01b3ff5b3006dbb1e240ffc605b33110 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: A falta de desenvolvimento técnico de projetos para filtros de areia utilizando ferramentas tecnológicas de engenharia limita a otimização das suas configurações e restringe o seu funcionamento eficiente, trazendo prejuízos energéticos, econômicos, e tornando mais longo o caminho para o aparecimento de inovações no processo de filtragem da água para a irrigação. Buscando contribuir para o desenvolvimento tecnológico e científico de um modelo de filtro de areia o objetivo geral dessa pesquisa foi contribuir para o aprimoramento do projeto estrutural desses equipamentos, colaborando com a padronização dos seus parâmetros de operação e gerando informações que auxiliem fabricantes no aperfeiçoamento de seus modelos de filtros. A metodologia dessa pesquisa foi divida em quatro etapas: (1) validação do uso da fluidodinâmica computacional em análises hidráulicas para filtros de areia; (2) análise do comportamento hidrodinâmico de modelos comerciais de placas difusoras e drenos no escoamento interno de filtros de areia; (3) projeto e dimensionamento de modelos originais de placa difusora e de dreno; e (4) construção e avaliação hidráulica de um protótipo de filtro de areia. Os resultados indicaram que, para as condições experimentais ensaiadas, a modelagem numérica parametrizada simulou com precisão o comportamento do escoamento de filtros de areia. O modelo de placa difusora projetada reduziu significativamente a velocidade do fluxo de entrada no filtro e aumentou a homogeneidade da distribuição das linhas de escoamento sobre a superfície do leito poroso. O protótipo de dreno proposto possibilitou a formação de linhas de fluxo radial e perpendicular na região de atuação do acessório, reduzindo o aparecimento de pontos de estagnação e vórtices e diminuindo a turbulência na entrada das suas aberturas. Adicionalmente, a proposição de um arranjo espacial para o sistema de drenagem aumentou a área efetiva de atuação de cada dreno, possibilitando uma expansão mais uniforme e homogênea do leito filtrante durante o fluxo ascendente e requerendo menores velocidades de fluidização para efetivação da retrolavagem. O protótipo de filtro de areia, desenvolvido a partir da aplicação das ferramentas de CFD, apresentou menor perda de pressão em relação aos equipamentos comerciais e para as condições de ensaios a que foram submetidos. Sobretudo, esse estudo permitiu validar a hipótese do emprego de ferramentas de CFD no projeto das dimensões, formato e o arranjo estrutural da placa difusora e de drenos em filtros de areia visando à melhor distribuição das linhas de fluxo, redução da perda de pressão durante os processos de filtragem e retrolavagem, diminuição das deformações superficiais da camada filtrante e maior homogeneidade de fluidização do leito durante a retrolavagem. Dessa forma, a técnica de fluidodinâmica computacional (CFD) mostrou-se adequada para projetos de novos componentes estruturais de filtros de areia, assim como para estudos sobre a sua dinâmica de funcionamento e operação / Abstract: The deficiency of technological development on sand filters design using engineering technological tools restricts its structure optimization and operation effectiveness, causing energy and economic losses. This condition contributes to make the upgrades in the irrigation filtration science a longer path. Searching to help the technological and scientific development of a sand filter model the objective of this research was to contribute to the structural design improvement of these equipment, collaborating with the standardization of its operating parameters and generating information to help manufacturers to improve their filter models. The research methodology was divided into four steps: (1) validation of the use of computational fluid dynamics in sand filters hydraulic analyzes; (2) analyses of the hydrodynamic behavior of commercial model of diffuser plates and drains in the sand filters inner flow; (3) design of innovative models of diffuser plate and drain; and (4) construction and hydraulic evaluation of a prototype of a sand filter. The results indicated that for the defined assessment conditions, the parameterized numerical model simulated the flow process with significant accuracy the sand filter hydrodynamic. The designed diffuser plate reduced significantly the filter inflow, increasing the uniformity the flow lines distribution on the porous media surface. The proposed underdrain model allowed the establishment of radial and perpendicular flow lines in the operating area near the drain, reducing the occurrence of stagnation points and vortexes and the turbulence close to the slots. The projected spatial arrangement of the drainage system increased the effective operation area of each drain, resulting in uniform and homogeneous expansion of the filter bed during the upward flow and requiring lower fluidization velocities values to accomplish the backwash process. The sand filter prototype, developed from the application of CFD tools, reduced the pressure loss in the trials conditions comparing to evaluated commercials equipment. Mainly, this research validated the hypothesis of CFD¿s tools application in the design of the dimensions, shape and the structural arrangement of the diffuser plate and drains for sand filters. This methodology allowed accomplishing the homogenization of flow lines, reducing the pressure loss during the filtering and backwash processes, decreasing the media superficial deformations and increase the homogeneity of the bed fluidization during the backwash. Consequently, the computational fluid dynamics technique (CFD) showed suitable for design applications on new structural components¿ of sand filters, as well to study its functioning and operation¿s dynamics / Doutorado / Agua e Solo / Doutor em Engenharia Agrícola

Orientadores: Vitor Rafael Coluci, Lubienska Cristina Lucas Jaquiê Ribeiro / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Tecnologia / Made available in DSpace on 2018-08-22T12:49:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 NascimentoJunior_OrlandoSaraiva_M.pdf: 5339800 bytes, checksum: f37d5c4041d5404f5f45d33c5af054c5 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Uma instalação hidráulica é um conjunto de dispositivos hidromecânicos e tubos com a função de transportar um fluido. O controle do escoamento deste fluido ocorre por meio de manobras nos dispositivos hidromecânicos. Uma investigação sobre o impacto das manobras destes dispositivos em uma instalação hidráulica pode evitar danos físicos ao sistema (como rompimento de tubos, por exemplo). Uma das formas de se investigar o efeito destas manobras é por meio da simulação. A simulação permite estudar um sistema hidráulico, que após uma manobra hidráulica sai de uma situação contínua (regime permanente inicial), entra em um estado transitório (regime transiente) para posteriormente entrar em uma nova situação contínua (regime permanente final). No regime de transiente hidráulico são formadas ondas de sobrepressão e subpressão internas na tubulação e que podem levar a danos. Um dos métodos mais aceitos para simulações de transiente hidráulico é o método das características, que permite transformar as equações diferenciais parciais que descrevem o fenômeno em um conjunto de equações diferenciais ordinárias. Dependendo do tamanho do sistema hidráulico (número e comprimento de tubos, número de dispositivos eletromecânicos, etc), o custo computacional pode ser elevado para se obter as informações sobre o comportamento do transiente. Neste trabalho aplicamos técnicas de computação paralela em placas de vídeos para processamento de propósito geral (GPU) e em multi-núcleos (OpenMP) para acelerar os cálculos do transiente hidráulico. Utilizamos um sistema hidráulico composto por um reservatório, uma válvula e um tubo e determinamos o ganho de desempenho em função do tamanho do tubo do sistema. A técnica OpenMP forneceu ganhos computacionais de até 3.3× enquanto a técnica envolvendo GPUs forneceu ganhos de 17×. Dessa forma, placas gráficas se mostraram muito interessantes para acelerar simulações de transientes hidráulicos com o método das características / Abstract: A hydraulic system is a set of hydromechanical devices and tubes designed to transport fluids through controlled operations. Investigating the impact of these operations on hydraulic systems can avoid physical damage to its parts (such as breakage of pipes, for example). One way to investigate these impacts is through computational simulations. The simulations allow to study a hydraulic system during initial and final steady states (after some device operation, for instance), and the transient state between them. During the hydraulic transient state, high and low pressure waves are formed in the tubes and are the main cause of tube damages. One of the most accepted methods for transient hydraulic simulations is the method of characteristics, which allows to transform the partial differential equations that describe the phenomenon in a set of ordinary differential equations. Depending on the size of the hydraulic system (number and length of tubes, number of electromechanical devices, etc), the computational cost to obtain information about the behavior of the transient can be large. In this work, we apply techniques of parallel computing involving video cards for general purpose processing (GPU) and multi-cores (OpenMP) to accelerate hydraulic transient calculations. We simulated a hydraulic system consisting of a reservoir, a valve and a pipe to determine the performance speedup as a function of the size of the pipe. The OpenMP technique provided computational speedup up to 3.3× whereas the GPU technique provided speedup of 17×. Therefore, our results indicated that GPUs are very interesting to accelerate hydraulic transients simulations using the method of characteristics / Mestrado / Tecnologia e Inovação / Mestre em Tecnologia

Orientador: Sergio Valdir Bajay / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-22T09:13:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_RafaelRodriguesda_M.pdf: 6149797 bytes, checksum: 1c94ddf1de68213f0c9001cc01d09e45 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Sistemas industriais consumidores de energia são, em geral, complexos. Metodologias e ferramentas que facilitem o cálculo de potenciais de economia no consumo de energia térmica e elétrica são, portanto, de extrema importância. Nesse contexto, modelos de simulação de sistemas energéticos são bastante úteis para explicar o comportamento de sistemas complicados, que estão além da capacidade do cérebro humano compreender integralmente todas as suas características relevantes. Esse trabalho apresenta o contexto brasileiro de oportunidades para uso de softwares que se propõem a realizar a modelagem de sistemas energéticos industriais em alguns dos seus principais sistemas consumidores de energia: força motriz, ar comprimido, calor de processo, aquecimento direto, refrigeração e resfriamento, sistemas de bombeamento e sistemas de ventilação. São consideradas duas fontes de disponibilização desse tipo de ferramenta. A primeira é o Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica (Procel), que possui softwares nacionais, em língua portuguesa, para análises de alguns dos sistemas listados anteriormente. A segunda é o U.S. Department of Energy (DOE), pela tradição do país no uso deste tipo de ferramenta com profissionais habilitados formalmente, pela língua inglesa que se torna cada vez mais comum no Brasil e também pela abundância de softwares gratuitos disponibilizados. Comparações quanto às complementaridades ou redundâncias de propostas, plataformas, idiomas, pacotes de unidades e profundidades das análises são efetuadas. Conjuntamente, para aprofundar as análises dos programas, são efetuados estudos de casos reais na indústria nacional com o uso de modelos de simulação. Foram selecionados inicialmente 25 modelos de simulação. Após a eliminação de modelos que faziam análises semelhantes, ou que apresentavam grandes dificuldades para a sua instalação, ou operação, sobraram 17 modelos, que possibilitam boas análises do desempenho energético de sistemas industriais envolvendo, sobretudo, motores elétricos, ar comprimido, calor de processo e aquecimento direto. A maior parte dos sistemas industriais com considerável potencial de economia de energia pode ser analisada por, pelo menos, um destes modelos. Nesse ambiente de modelos e simulações, também é apresentado um estudo sobre a aplicação de modelagem de otimização (matemática) para um sistema hipotético de ar comprimido / Abstract: In general, industrial energy systems are complex. Methodologies and tools which make easier the calculation of potential thermal and electric energy savings are therefore of utmost importance. Within this context, simulation models of energy systems are very useful in explaining the behavior of complicated systems, which are beyond the capacity of the human brain to fully understand all of their relevant features. This work presents the Brazilian context of opportunities in terms of software usage for modeling some of the major industrial energy systems: motors, compressed air, steam, process heating, process cooling, pumping systems, and ventilation systems. Two sources of this kind of software tool are considered. The first one is the Brazilian National Program for Energy Conservation (Procel), which has some national software, in Portuguese, capable of analyzing some of the energy systems previously listed. The second one is the U.S. Department of Energy (DOE), due to the country's tradition in using this kind of tools with recognized qualified specialists, the English language that is becoming increasingly present in Brazil and the abundance of free of charge software tools in the DOE's website. Comparisons are made regarding: redundancies and complementarities of the proposals, platform structures, languages, units and complexity of analysis. Additionally, real case studies in the Brazilian industry are made using simulation models. Initially, 25 simulation models were selected. After the elimination of models performing similar analyses, or being very difficult to install or operate, 17 models remained, which allow good energy performance analyses of industrial systems, particularly those comprising electric motors, compressed air, steam and process heating. Most of the industrial systems with large potential for energy savings can be evaluated by, at least, one of these models. A study about the application of mathematical optimization modeling for a hypothetical compressed air system is also presented / Mestrado / Planejamento de Sistemas Energeticos / Mestre em Planejamento de Sistemas Energéticos

Neste trabalho, considera-se uma rede sem fio cooperativa em que múltiplas fontes com restrições energéticas cooperam para transmitir informações independentes a um destino comum. Assume-se também que toda a energia disponível nas fontes é captada a partir de transmissões de radiofrequência realizadas pelo destino (o qual é considerado não possuir restrições de energia), sendo dependente das condições instantâneas do canal. Dessa forma, estabelece-se um protocolo de comutação temporal em que em parte do tempo as fontes são carregadas pelo destino, e no restante do tempo transmitem as suas informações. Utilizando-se a probabilidade de outage comométrica de desempenho, analisa-se o desempenho de alguns protocolos cooperativos com transferência sem fio de energia, a saber: decodifica-e-encaminha(EDF), cooperação por codificação de rede (ENC) e cooperação por codificação de rede generalizada (EGNC). Expressões fechadas são desenvolvidas para calcular a probabilidade de outage dos protocolos cooperativos descritos acima, assim como o tempo de carregamento ótimo para minimizar a referida probabilidade e a máxima taxa alcançável para uma probabilidade de outage alvo, mostrando que o protocolo EGNC apresenta o melhor desempenho dentre os protocolos cooperativos considerados e que a transmissão direta (sem cooperação). Simulações numéricas são realizadas para se comprovar a precisão das expressões desenvolvidas e finalmente se enumeram sugestões para a continuação do trabalho. / In this work, we consider a multiuser cooperative wireless network where multiple energy-constrained sources have independent information to transmit to a common destination. The destination, which is assumed to be externally powered, is responsible for transferring energy wirelessly to the sources. The total amount of harvested energy is a function of instantaneous channel conditions. In this scenario, a time-switching protocol is developed where in a fraction of time the sources harvest energy and then use this energy to transmit information. Using the outage probability as a metric, we evaluate the performance of some energy transfer cooperative protocols, namely: energy transfer decode-and-forward (EDF), energy transfer network coding cooperation (ENC) and energy transfer generalized network coding cooperation (EGNC). We obtain a closed-form approximation for the system outage probability, as well as an approximation for the optimal energy transfer period that minimizes such outage probability showing that EGNC protocol presents the best performance among the considered protocols and when compared with the direct transmission. Numerical results are also presented to validate the theoretical results. Finally, suggestions about future works are presented.

Neste trabalho, considera-se uma rede sem fio cooperativa em que múltiplas fontes com restrições energéticas cooperam para transmitir informações independentes a um destino comum. Assume-se também que toda a energia disponível nas fontes é captada a partir de transmissões de radiofrequência realizadas pelo destino (o qual é considerado não possuir restrições de energia), sendo dependente das condições instantâneas do canal. Dessa forma, estabelece-se um protocolo de comutação temporal em que em parte do tempo as fontes são carregadas pelo destino, e no restante do tempo transmitem as suas informações. Utilizando-se a probabilidade de outage comométrica de desempenho, analisa-se o desempenho de alguns protocolos cooperativos com transferência sem fio de energia, a saber: decodifica-e-encaminha(EDF), cooperação por codificação de rede (ENC) e cooperação por codificação de rede generalizada (EGNC). Expressões fechadas são desenvolvidas para calcular a probabilidade de outage dos protocolos cooperativos descritos acima, assim como o tempo de carregamento ótimo para minimizar a referida probabilidade e a máxima taxa alcançável para uma probabilidade de outage alvo, mostrando que o protocolo EGNC apresenta o melhor desempenho dentre os protocolos cooperativos considerados e que a transmissão direta (sem cooperação). Simulações numéricas são realizadas para se comprovar a precisão das expressões desenvolvidas e finalmente se enumeram sugestões para a continuação do trabalho. / In this work, we consider a multiuser cooperative wireless network where multiple energy-constrained sources have independent information to transmit to a common destination. The destination, which is assumed to be externally powered, is responsible for transferring energy wirelessly to the sources. The total amount of harvested energy is a function of instantaneous channel conditions. In this scenario, a time-switching protocol is developed where in a fraction of time the sources harvest energy and then use this energy to transmit information. Using the outage probability as a metric, we evaluate the performance of some energy transfer cooperative protocols, namely: energy transfer decode-and-forward (EDF), energy transfer network coding cooperation (ENC) and energy transfer generalized network coding cooperation (EGNC). We obtain a closed-form approximation for the system outage probability, as well as an approximation for the optimal energy transfer period that minimizes such outage probability showing that EGNC protocol presents the best performance among the considered protocols and when compared with the direct transmission. Numerical results are also presented to validate the theoretical results. Finally, suggestions about future works are presented.