Esta dissertação propõe um método de análise dos eventos de aceleração dos motores e dissipação de energia através do uso dos freios aerodinâmicos na fase de descida das aeronaves Boeing 737 NG da VRG Linhas Aéreas, baseando-se nos conceitos de energia, de aproximações em descidas contínuas e desenho dos procedimentos de chegadas, revisando as bases das práticas de conservação de combustível e dos sistemas de garantia da qualidade das operações de vôo. Foram analisadas mais de 130.000 descidas em um período de nove meses, durante a operação normal da empresa, através de leitura de dados dos gravadores de vôo que resultaram, após aplicação de algoritmos matemáticos simples e filtros, em mais de 314.000 eventos isolados. Estes eventos foram tratados com uma visão estatística, permitindo a quantificação financeira dos eventos através da proporcionalidade da variação de combustível consumido e energia agregada ou dissipada da aeronave. Os resultados obtidos através do método apresentado permitiram apontar as famílias, séries e prefixos de aeronaves com diferentes desempenhos nas descidas, as cidades de destino e rotas com desempenho baixo quanto a conservação de combustível e energia, assim apontando os possíveis caminhos para a empresa focar esforços na redução do custo de combustível. / This paper proposes a method of analysis of fuel consumption and energy dissipation events, as a consequence of engines acceleration and the use of speed brakes during the Boeing 737 NG descent segment of VRG Linhas Aéreas, based on the concepts of energy, continuous descent approaches and design of arrivals procedures, reviewing the basics of fuel conservation practices and flight operations quality assurance systems.There were analyzed more than 130,000 descents in a period of nine months, during the company normal operation, by reading data from flight recorders that resulted in, after the application of simple mathematical algorithms and filters, more than 314,000 individual events. These events were treated with a statistical view, to quantify the financial impact of this events through the proportionality of the variation in fuel consumption and energy added or dissipated by the aircraft.The results obtained using this method allowed to understand families, series and tail numbers of aircrafts with different performances on the descent phase, the destination cities and routes with poor performance in energy and fuel conservation, thus indicating a possible focus to enhance efforts to reduce total fuel costs.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / This study employed different autocorrelation functions and Maclaurin series expansions in the derivation of expressions describing the dissipation rate of turbulent kinetic energy. These expressions have the same functional form, but are described in terms of different numerical coefficients. The values obtained for the numerical coefficients were used in a Lagrangian stochastic dispersion model to simulate the dispersion of contaminants in the Planetary Boundary Layer (PBL). The simulation results were compared with concentration data observed in the Copenhagen experiment. The good performance of the parameterization and analysis through statistical indices showed that the mathematical relationships that describe the turbulent dissipation rate present an uncertainty. The analysis developed in this study indicates that there is no a universal functional form describing the dissipation rate of turbulent energy. / Neste estudo foram empregadas diferentes funções de autocorrelação e expansões em série de Maclaurin na derivação de expressões que descrevem a taxa de dissipação da energia cinética turbulenta. Estas expressões apresentam a mesma forma funcional, porém são descritas em termos de diferentes coeficientes numéricos. Os valores obtidos para os coeficientes numéricos foram empregados em um modelo de dispersão estocástico Lagrangiano para simular a dispersão de contaminantes na Camada Limite Planetária (CLP). Os resultados das simulações foram comparados com dados de concentração do experimento de Copenhagen. O bom desempenho da parametrização e a análise através de índices estatísticos permitiram concluir que as relações matemáticas que descrevem a taxa de dissipação da turbulenta, apresentam uma incerteza. A análise desenvolvida nesse estudo permite concluir que não existe uma forma funcional universal descrevendo a taxa de dissipação de energia turbulenta.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:39Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-12-11Bitstream added on 2014-06-13T20:50:43Z : No. of bitstreams: 1 morais_vs_me_ilha.pdf: 9848157 bytes, checksum: 187eadcaad3e9775d2aa107935283406 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Este trabalho dá continuidade e aperfeiçoa um modelo automatizado para estimativa de altura de ondas geradas em lagos de barragens, a partir dos dados característicos de vento. Infere sobre a climatologia dos ventos, a fim de determinar as maiores alturas de ondas e identificar pontos críticos, tanto para a segurança à navegação, quanto para as margens do reservatório. Lagos de barragens, foco desta dissertação são, em sua maioria, dotados de vegetação aquática. Dentro dessa temática, uma busca por modelos capazes de qualificar e quantificar o quão as ondas geradas pelo vento reagem ao atravessar esses obstáculos naturais em termos de oscilação das plantas, presentes nas margens, foi também discutida. Para os propósitos aqui expostos, um aplicativo computacional foi utilizado para a previsão de ondas e estruturado de maneira que pudesse fornecer resultados gráficos de forma automatizada com maior precisão e no menor tempo possível. O software, fruto do desenvolvimento dos estudos da equipe de pesquisa e mais recentemente aprimorado no presente trabalho, batizado de OndisaCAD, integra-se dentro de ambientes CADs, precisamente no AutoCAD da Autodesk, possibilitando, assim, a geração de ótimas interfaces e resultados gráficos. No que tange à dissipação de energia através da vegetação existente nos lagos e suas margens, o aspecto dinâmico associado à própria movimentação da vegetação foi comparado ao comportamento do movimento de vigas engastadas em sua parte inferior, o que permitiu prescrever a movimentação dos organismos vivos (plantas) frente a uma excitação provocada pela passagem de onda / This work continues and perfects an automated model for estimating the height of waves generated in lakes dams, entering the characteristic data of the wind. It follows on the climatology of the winds to determine the largest wave heights and identify critical points, for the safety of navigation and margin of the reservoir. Lakes dams, focus of this dissertation are mostly equipped with aquatic vegetation. Inside this subject, a search for models able to qualify and quantify how the waves generated by winds respond to cross these natural barriers in terms of oscillation of plants, present on the margin, was also discussed. For the purposes set out here, a software was used for predicting waves and structured so that could provide automated graphics results with more accurately and with a shortest possible time. The software, due to the development of studies of the research team and more recently extended in the present work, called OndisaCAD, works within CADs environments, specifically in AutoCAD of Autodesk's, allowing the generation of great interfaces and graphical results. With respect to the dissipating energy through the vegetation in the lakes and their margins, the dynamic aspect associated with their movement of the vegetation was compared to the behavior of the movement of beams embedded in its bottom, which allowed to prescribe the movement of living organisms (plants) front of an excitement caused by the passage of a wave

Orientador: Geraldo de Freitas Maciel / Banca: Carlos Roberto Minussi / Banca: Luiz Edival Souza / Resumo: Este trabalho dá continuidade e aperfeiçoa um modelo automatizado para estimativa de altura de ondas geradas em lagos de barragens, a partir dos dados característicos de vento. Infere sobre a climatologia dos ventos, a fim de determinar as maiores alturas de ondas e identificar pontos críticos, tanto para a segurança à navegação, quanto para as margens do reservatório. Lagos de barragens, foco desta dissertação são, em sua maioria, dotados de vegetação aquática. Dentro dessa temática, uma busca por modelos capazes de qualificar e quantificar o quão as ondas geradas pelo vento reagem ao atravessar esses obstáculos naturais em termos de oscilação das plantas, presentes nas margens, foi também discutida. Para os propósitos aqui expostos, um aplicativo computacional foi utilizado para a previsão de ondas e estruturado de maneira que pudesse fornecer resultados gráficos de forma automatizada com maior precisão e no menor tempo possível. O software, fruto do desenvolvimento dos estudos da equipe de pesquisa e mais recentemente aprimorado no presente trabalho, batizado de OndisaCAD, integra-se dentro de ambientes CADs, precisamente no AutoCAD da Autodesk, possibilitando, assim, a geração de ótimas interfaces e resultados gráficos. No que tange à dissipação de energia através da vegetação existente nos lagos e suas margens, o aspecto dinâmico associado à própria movimentação da vegetação foi comparado ao comportamento do movimento de vigas engastadas em sua parte inferior, o que permitiu prescrever a movimentação dos organismos vivos (plantas) frente a uma excitação provocada pela passagem de onda / Abstract: This work continues and perfects an automated model for estimating the height of waves generated in lakes dams, entering the characteristic data of the wind. It follows on the climatology of the winds to determine the largest wave heights and identify critical points, for the safety of navigation and margin of the reservoir. Lakes dams, focus of this dissertation are mostly equipped with aquatic vegetation. Inside this subject, a search for models able to qualify and quantify how the waves generated by winds respond to cross these natural barriers in terms of oscillation of plants, present on the margin, was also discussed. For the purposes set out here, a software was used for predicting waves and structured so that could provide automated graphics results with more accurately and with a shortest possible time. The software, due to the development of studies of the research team and more recently extended in the present work, called OndisaCAD, works within CADs environments, specifically in AutoCAD of Autodesk's, allowing the generation of great interfaces and graphical results. With respect to the dissipating energy through the vegetation in the lakes and their margins, the dynamic aspect associated with their movement of the vegetation was compared to the behavior of the movement of beams embedded in its bottom, which allowed to prescribe the movement of living organisms (plants) front of an excitement caused by the passage of a wave / Mestre

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In the present work the effect of a dry friction damper device on the dynamic behavior of vibratory systems is analyzed. Two friction devices are designed consisting of a sphere in contact with a flat steel bar. In the first prototype the normal force on the contact is kept constant. In the second device a piezoelectric actuator is used to vary the intensity of the normal force. An experimental methodology is developed to analyze the dynamic behavior of a vibratory system and to identify the physical properties of the friction damper devices. The mathematical-computational models of the two friction dampers are used to perform simulations with a vibratory system, in order to analyze the influence of the variation of the normal contact force on the behavior of the vibratory system and to evaluate the dissipation of vibrational energy. In the first damper, an experimental methodology is used to identify the behavior of friction force induced on the vibratory system, and also to identify nonlinearities due to friction Frequency response is used to identify the structural frequencies generated by the device, as well the operational band of the damper device with constant normal force. The time domain vibratory system response is used to identify the Coulomb friction model. The second damper is designed by finite element method. Experimental analysis of the device is applied to identify the parameters that define the static and dynamic behavior of the damper with variable normal load, The frequency response is used to identify the structural frequencies generated by the device, as well it s effective operational band.. Another experiment evaluates the effect of the normal contact force variation on the dynamic response of a vibratory structure. The vibratory system response is identified using Coulomb friction models. Finally, numerical simulations are used to evaluate the effect of the normal contact variation, generated by a semi active control, on the vibratory system dynamic behavior. The vibration attenuation and the power demand of the piezoelectric actuator .are evaluated. / Neste trabalho é analisado o efeito de amortecedores de atrito seco sobre o comportamento dinâmico de um sistema vibratório de um grau de liberdade São projetados dois dispositivos de atrito constituídos por uma esfera em contato com um barra plana de aço. No primeiro protótipo a força normal no contato é mantida constante. No segundo dispositivo é utilizado um atuador piezelétrico para variar a intensidade da força normal. É desenvolvida uma metodologia experimental para analisar o comportamento dinâmico do sistema vibratório e identificar as propriedades físicas dos amortecedores de atrito. Os modelos matemáticos-computacionais dos dois amortecedores de atrito são usados para realizar simulações com um sistema vibratório, com a finalidade de analisar a influência da variação da força normal de contato sobre o comportamento do sistema vibratório e avaliar a capacidade de dissipação da energia vibratória. No primeiro amortecedor mediante uma metodologia experimental, é possível identificar o comportamento da força de atrito induzida ao sistema dinâmico, são identificadas também as não linearidades devidas ao atrito. Na resposta em frequência é possível identificar as frequências estruturais geradas pelo dispositivo, assim como a banda de atuação do amortecedor de força normal constante. Por ultimo é identificada a resposta do sistema dinâmico no domínio do tempo, mediante os modelos Coulomb do atrito. Para o segundo amortecedor é apresentado a analise estática dos elementos constituintes via um estudo em elementos finitos. Métodos de analise experimental aplicados para identificar os parâmetros que determinam o comportamento estático e dinâmico do amortecedor de carga normal variável. Na resposta em frequência é possível identificar as frequências estruturais geradas pelo dispositivo, assim como também, a banda de atuação do amortecedor de força normal variável. Em uma segunda fase experimental, avaliam-se os efeitos da variação da força normal no contato, na resposta dinâmica da estrutura vibratória e determina-se o comportamento da força do amortecedor, assim como também se identifica a resposta do sistema, com os modelos de atrito de Coulomb. Finalmente, é avaliada numericamente o efeito do ajuste da força normal do contato, mediante um controle semiativo., Verifica-se a eficiência do controle sobre a vibração da estrutura .e sobre o consumo de potência do atuador piezelétrico. / Mestre em Engenharia Mecânica

O dimensionamento das câmaras dissipadoras para válvulas dispersoras demanda um estudo sobre a interação da operação destes elementos, não somente para um ponto de operação, mas também para a faixa operativa do conjunto, que compreende a faixa de operação da válvula e da câmara de dissipação. Os limites sobre responsabilidade assumem um cenário onde as dimensões da câmara podem não ser adequadas à operação da válvula, e vice-versa. Isto porque durante o processo de dissipação de energia, ocorrem grandes turbulências que podem gerar erosão na estrutura dissipadora. A interação entre a operação das válvulas dispersoras e as dimensões da câmara dissipadora é complexa porque o dimensionamento de um elemento está associado ao outro. Assim, as dimensões necessárias para dissipação de energia na câmara dependem de dados da válvula, resultando em uma interdependência de dados para a dissipação de energia adequada. O dimensionamento do conjunto deve levar em consideração a interdependência de operação dos elementos, caso contrário o funcionamento do sistema poderá ser inadequado devido às turbulências e altas velocidades, que podem gerar cavitação e erosão das estruturas dissipadoras. Os danos na estrutura dissipadora podem causar paradas de geração de energia das usinas hidrelétricas e acidentes nas regiões localizadas a jusante desta estrutura. O dimensionamento adequado do conjunto válvula e câmara dissipadora e o conhecimento de sua faixa operativa admissível pode ser feito com auxílio de simulações numéricas e ensaios em modelo reduzido de forma a prever o comportamento adequado do protótipo. Desta forma, as simulações numéricas em CFD possibilitam maior seletividade dos casos que serão ensaiados em modelo reduzido, proporcionando maior assertividade nestes ensaios. / The sizing of valves and chambers for dissipating purpose demands a study about the interaction between these elements, not only from an operation point of view but also the whole operating range of the set, which comprehends the operating range of the valve and the dissipating chamber. The limits of liability assume a scenario where the dimensions of the chamber may be not suitable for operation of the valve, and vice-versa. This is because during dissipating energy process, major turbulences occur which may cause erosion in the dissipating structure. The interaction between the dissipating valve and the dissipating chamber dimensions is complex because the sizing of an element is associated to other. Thus, the required dimensions to dissipate energy on the chamber rely on valve data, resulting in data interdependency required for adequate energy dissipation. The set sizing must consider the operation interdependency of both elements otherwise the system operation may be inadequate due to turbulence high flow velocities, which may cause cavitation and erosion of the dissipating structures. Damages on the dissipating structure may cause energy generation interruption of hydroelectric power plants and accidents on the regions located downstream this structure. The adequate sizing of the set valve and dissipating chamber as well as the information regarding its operating range can be done with the aid of numerical simulations and physical model tests in order to predict the behavior of the prototype. Therefore, numerical simulations in CFD allow more selectivity of the cases which will be tested in a physical model, proportioning higher assertiveness on those tests.

A diversidade microbiana é geralmente considerada por seu papel nos principais processos do ecossistema, tais como a decomposição da matéria orgânica e ciclos biogeoquímicos. No entanto, informações sobre o impacto da diversidade em funções menores, como degradação de xenobióticos são escassas. Nós estudamos a partir da abordagem da \'diluição para extinção\', o papel da diversidade sobre a capacidade da comunidade microbiana em degradar o fungicida clorotalonil (organoclorado). Também estudamos o comportamento da comunidade bacteriana após aplicação do pesticida no solo com e sem biochar. A diversidade microbiana do solo natural foi alterada artificialmente por diluição, constituindo um gradiente de diversidade (SN > 10-1 > 10-3 > 10-6), seguido pela inoculação em amostras de solo estéril e posterior reestruturação (15 dias). Após a reestruturação da comunidade, as amostras foram manejadas com biochar (1% m/m) e tratadas com a dose de campo do CHT. O comportamento da comunidade bacteriana foi estudo por PCR-DGGE e qPCR do gene 16S rDNA através de um experimento com molécula fria (não radiomarcada). Enquanto a capacidade de degradação do CHT foi estudada por radiorespirometria (14C-CHT). Inicialmente, a comunidade de bactérias foi influenciada pelo gradiente de diversidade obtido por diluição. A separação dos grupos bacterianos se mostrou bastante similar nos três primeiros períodos pré-aplicação do CHT (SN > 10-1 - 10-3 > 10-6), enquanto que no período de 15 dias, a dinâmica de grupos foi alterada (SN > 10-1 > 10-3 - 10-6). O fungicida e o biochar não exerceram efeitos na comunidade bacteriana no tempo zero (imediatamente após a aplicação), a modificação no perfil da comunidade foi atribuído à diluição. Nos períodos de 21 e 42 dias, o perfil comunidade bacteriana apresentou forte modificação. Os grupos bacterianos se mostraram mais dispersos quando considerado somente o CHT. Embora, a análise de ANOSIM indicou não haver diferença nas amostras com e sem biochar, sugerindo que o clorotalonil foi quem mais contribuiu na dispersão dos grupos bacterianos. No período de 42 d, a comunidade apresentou resposta positiva, sendo observado aumentos no número de bandas e no índice de Shannon em todos tratamentos. Isto possivelmente, devido a menor concentração do fungicida disponível na solução do solo, diminuindo assim, os efeitos deletérios sobre a comunidade. Os dados de qPCR não apresentaram alteração no número de copias do gene 16S rDNA em todos os tratamentos. A remoção da diversidade impactou fortemente a capacidade da comunidade bacteriana de degradar o clorotalonil. Apesar da capacidade de degradar não ter sido perdida, a mínima alteração na diversidade promoveu elevada redução na taxa de mineralização do CHT. A dissipação do CHT se mostrou rápida (D50 < 1 dia) em todos os tratamentos, além disso, a formação de 14C-resíduos não extraíveis foi constituiu um dos principais mecanismos de dissipação do CHT. A partir da degradação do fungicida, foram detectados três metabólitos. Conclui-se que a modificação por diluição da diversidade bacteriana promoveu impacto negativo na mineralização do clorotalonil. E que a formação de resíduos não extraíveis consistiu no principal mecanismo de dissipação do CHT em ambos solos. / Microbial diversity is generally considered for his role in key ecosystem processes, such as decomposition of organic matter and biogeochemical cycles. However, information about the impact of diversity on minor functions, such as degradation of xenobiotics is scant. We study from the approach of \'dilution to extinction\', the role of diversity on the capacity of microbial community to degrade the chlorothalonil (organochlorine). We also studied the behavior of bacterial community after applying the pesticide in the soil with and without biochar. Microbial diversity of the soil natural (control) was artificially altered by dilution, forming a gradient of diversity (SN > 10-1 > 10-3 > 10-6), followed by inoculation in sterile soil samples and subsequent restructuring (15 days). After of the community restructuring, the samples were handled with biochar (1% w/w) and treated with the chlorothalonil field dose. The behavior of the bacterial community was studied by PCR-DGGE and qPCR of the 16S rDNA gene through an experiment with cold molecule (no radiolabeled). While the CHT degradation capacity was studied by radiorespirometry (14C-CHT). Initially, the community of bacteria was influenced by the diversity gradient obtained by dilution. The separation of bacterial groups showed very similar in the first three pre-application periods of the CHT (SN > 10-1 - 10-3 > 10-6). While in the period of 15 days, the group dynamic has changed (SN > 10-1 > 10-3 e 10-6). During periods of 21 and 42 days, the profile bacterial community showed strong modification. The bacterial groups were more dispersed when only considered the CHT. Although, the ANOSIM analysis indicated no difference in samples with and without biochar, suggesting that chlorothalonil who has contributed the most in the dispersion of bacterial groups. In the period of 42 days, the community presented a positive response, being observed increases in the number of bands and Shannon-Weiner index in all treatments. This possibly due to less concentration of fungicide available in soil solution, thus reducing, the deleterious effects on the community. The qPCR dates showed no change in the number of copies of the 16S rDNA gene in all treatments. The removal of microbial strongly impacted the ability of the bacterial community to degrading chlorothalonil. Despite the ability to degrade not having been lost, the minimum change in diversity promoted high reduction in the rate of mineralization CHT. The dissipation of the CHT showed quick (D50 < 1 d) in all treatments, in addition, the formation of non-extractable 14C-residues was one of the main mechanisms of dissipation of the CHT. From the degradation of chlorothalonil, three metabolites were detected. We conclude that modification by dilution of the bacterial diversity had a negative impact on the mineralization of chlorothalonil. And the formation of non-extractable residues consisted in the main CHT dissipation mechanism in both soils.

Orientador: Amir Ordacgi Caldeira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-18T12:04:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GarciaRodriguez_AlexisOmar_D.pdf: 2441638 bytes, checksum: 00dfa78fb7b0c9f69778a51704c587b7 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Este trabalho foi motivado por várias dificuldades encontradas no estudo do artigo de M. Ueda, Transmission Spectrum of a Tunneling Particle Interacting with Dynamical Fields: Real- Time Functional Integral Approach, Phys. Rev. B 54, 8676 (1996). Nesse artigo, num formalismo de tempo real, é descrito o tunelamento de uma partícula através de uma barreira utilizando tempos não reais de travessia através dessa barreira. No presente trabalho é proposto um formalismo mais amplo de tempo real para uma introdução mais natural de valores complexos do tempo na descrição do tunelamento de uma partícula cm interação com o ambiente. Esta proposta está baseada no chamado método do tempo complexo utilizado no caso do tunelamento de uma partícula sem interação com o ambiente estudado nos trabalhos de D. W. McLaughlin, J. Math. Phys. 13, 1099 (1972) c B. R. Holstein c A. R. Swift, Am. J. Phys. 50, 833 (1982). Seguindo o trabalho citado de Ueda, o ambiente da partícula é representado através de um conjunto, ou banho térmico, de osciladores harmônicos caracterizados por uma função de densidade espectral J(w). Utilizando o método de Feynman de integrais de trajetória, integramos sobre as coordenadas dos osciladores do banho c obtemos uma expressão exata para o espectro de transmissão da partícula para uma temperatura do banho T > O. Limitando-nos então ao caso mais simples T = O, estudamos o tunelamento dissipativo da partícula através da barreira. Considerando h um parâmetro pequeno (limite semiclássico), aproximamos o espectro de transmissão da partícula através da contribuição das trajetórias clássicas c suas trajetórias vizinhas. Nesta aproximação consideramos a variação da ação efetiva da partícula para tempos dados de duração das trajetórias c deste modo substituímos o procedimento variacional seguido no trabalho indicado de Ueda onde não é considerada a variação nos tempos de travessia da partícula através da barreira. Num segundo problema variacional nos tempos de duração das trajetórias clássicas de acordo com o método do tempo complexo e considerando também a variação nas posições iniciais c finais dessas trajetórias, obtemos as equações de movimento das chamadas trajetórias clássicas especiais. Este tratamento das coordenadas iniciais c finais das trajetórias clássicas substitui o procedimento seguido no trabalho de Ueda onde é considerc1da uma aceleração nula durante todo o trajeto de movimento incluindo o trajeto na região da barreira. Diferentemente do artigo citado de Ueda, no presente trabalho utilizamos pacotes de ondas relativamente bem localizados para descrever os estados inicial e final da partícula. Em consequência, aproximamos o espectro de transmissão da partícula através de trajetórias clássicas especiais com coordenadas iniciais c finais iguais ao valor médio da coordenada para esses pacotes de ondas. O procedimento seguido neste trabalho, baseado no método do tempo complexo, permite obter o fator ele acoplamento apropriado entre as duas trajetórias que descrevem a ação efetiva ela partícula substituindo assim o procedimento de tipo ad hoc seguido com este fim no trabalho indicado de Ueda. O método do tempo complexo permite obter também o termo ela diferença entre a ação efetiva da partícula c o expoente ele tunelamento, sendo que estas grandezas são tratadas como iguais no trabalho citado de Ueda. Considerando termos até primeira ordem num campo elétrico externo c na interação da partícula com o banho de osciladores, obtemos expressões gerais para o expoente de tunelamento, o espectro de transmissão, a taxa total de tunelamento c o tempo de travessia da partícula através da barreira, válidas para um banho de osciladores com uma função de densidade espectral arbitrária. Assim temos que a interação da partícula com um banho de osciladores com uma função de densidade espectral arbitrária diminui a taxa total de tunelamento. Adicionalmente, obtemos que a interação da partícula com os osciladores do banho com frequências ?a = ?C ~ 1.9 T , onde T0 é o tempo característico de travessia através da barreira no caso cm que não há interação da partícula com o banho de osciladores nem campo elétrico, não afeta o tempo característico de travessia através da barreira. Por outro lado, a interação da partícula com os osciladores do banho que têm frequências ?a < ?C (?a > ?C) diminui (aumenta) o tempo característico de travessia através da barreira. No caso de um banho de osciladores com uma única frequência w c uma constante de acoplamento com a partícula dada por Ca = Ca (wT)a , são identificados cinco comportamentos diferentes em função de w para o expoente característico de tunelamento e o tempo característico de travessia através da barreira. Estes comportamentos correspondem aos valores de s < 1, s = 1, 1 < s < 2, s = 2 e s > 2. No trabalho de M. Ueda, Phys. Rev. B 54, 8676 (1996), foi considerado somente o expoente característico de tunelamento no caso s = 1. No caso de um banho ôhmico de osciladores a temperatura zero, assim corno no caso de um banho de osciladores com uma única frequência, obtemos que o espectro de transmissão da partícula é zero para urna energia final característica da partícula maior que a energia inicial característica. Este resultado corrige o resultado correspondente no trabalho citado de Ueda, o qual não é consistente do ponto de vista físico, permitindo também obter de um modo mais coerente a corrente de tunelamento entre dois metais separados por um material isolante a temperatura zero. Obtém-se também que a interação da partícula com um banho ôhmico de osciladora não afeta o tempo característico de travessia através da barreira até primeira ordem nessa interação / Abstract: This work was motivated by several difficulties found when studying the article by M . Ueda, Transmission Spectrum of a Tunneling Particle Interacting with Dynamical Fields: Real-Time Functional-Integral Approach, Phys. Rev. B 54, 8676 (1996). In that paper, using a real-time formalism, a tunneling particle is described by complex traversal times of tunneling. In the present work we propose a broader real-time formalism that allows for a more natural introduction of complex values of time in the description of a tunneling particle interacting with the environment. This proposal is based on the well-known complex time method used in the case of a tunneling particle with no interaction with the environment studied in the works of D. W. McLaughlin, J. Math. Phys. 13, 1099 (1972) and B. R. Holstein and A. R. Swift, Am. J. Phys. 50, 833 (1982). Following the cited work of Ueda, the environment of the particle is represented by a set, or heat bath, of harmonic oscillators which is characterized by a spectral density function J(w). Using the Feynman path integrals method, we integrate out the coordinates of the bath oscillators and obtain an exact expression for the transmission spectrum of the particle for a bath temperature T > O. Limiting ourselves to the simpler case T = O, we study the case of a dissipative tunneling of the particle. Considering h a small parameter (semiclassical limit) we approximate the transmission spectrum of the particle by the contribution of the classical trajectories and its neighboring paths. In this approach we consider the variation of the effective action of the particle for given duration times of the paths and replace the variation procedure followed in the cited work of Ueda where the variation in the traversal times of tunneling is not considered. In a second variation problem for the duration times of the classical paths, according to the complex time method and considering also the variation in the initial and final positions of these paths, we obtain the equations of motion for the so-called special classical paths. This treatment of the initial and final coordinates of the classical paths replaces the procedure followed in the cited work of Ueda where an acceleration equal to zero is considered during the entire path of motion including the region under the barrier. Unlike the cited article of Ueda, we use in the present work wave packets relatively well localized to describe the init.ial and final statics of the particle. Conscqncnt.ly, we approximate the transmission spectrum of the particle through special classical paths with initial and final coordinates equal to the average value of the coordinate for those wave packets. The procedure followed in this work, based on the complex time method, gives the appropriate coupling factor between the two paths describing the effective action of the particle and thus replaces the ad hoc procedure followed for this purpose in the cited work of Ueda. The complex time method also allows us to obtain the difference term between the effective action of the particle and the tunneling exponent. These quantities are treated as equal in Ueda\'s work. Considering terms up to first order in an external electric field and the interaction of the particle with the bath of oscillators, we obtain general expressions for the tunneling exponent, transmission spectrum, total tunneling rate and traversal time of tunneling, which are valid for a bath of oscillators with an arbitrary spectral lenity function. We find that the interaction of the particle with a bath of oscillators with an arbitrary spectral density function decreases the total tunneling rate. Also, we find that the interaction of the particle with the bath oscillators with frequencies ?a = ?C ~ 1.9 T , where To is the characteristic traversal time of tunneling when there is no interaction of the particle with the bath of oscillators nor electric field. , does not affect the characteristic traversal time of tunneling. On the other hand, the interaction of the particle with the bath oscillators having frequencies ?a< ?c (?a: > ?c decreases (increases) the characteristic traversal time of tunneling. In the case of a bath of oscillators with a single frequency w and a coupling constant with the particle given by Ca = Ca (wT)a we identify five different behaviors deepening on w for the characteristic tunneling exponent and the characteristic traversal time of tunneling. These behaviors correspond to the values of s < 1, s = 1, 1 < s < 2, s = 2 and s > 2. In the work of M. Ueda, Phys. Rev. B 54, 8676 (1996), it was only considered the characteristic tunneling exponent in the case s = 1. In the case of an ohmic bath of oscillators at zero temperature, as well as in the case of a bath of oscillators with a single frequency, we obtain that the transmission spectrum of the particle is ;1,cro for a final characteristic energy of the particle greater than the initial characteristic energy. This result corrects the corresponding result in Ueda work, which is not consistent from a physical point of view, allowing also for a more coherent derivation of the tunneling current between two metals separated by an insulating material at zero temperature. It is also obtained that the interaction of the particle with an ohmic bath of oscillators does not affect the characteristic traversal time of tunneling up to first order in that interaction / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Este trabalho baseia-se no estudo e aplicação da Análise Estatística de Energia (SEA). Tal técnica é amplamente empregada nos estudos de vibrações em altas freqüências, dominadas por altas densidades modais e oferecendo toda a solução para o modelo em termos de parâmetros estatísticos. Aplica-se SEA tanto a modelos teóricos e numéricos quanto a modelos experimentais. Qualquer uma das duas abordagens descrita anteriormente tem como objetivo a obtenção dos parâmetros SEA, conhecidos por fator de perda por dissipação interna, fator de perda por acoplamento e densidade modal. Para o estudo e aplicação experimental da técnica SEA utiliza-se o Método de Injeção de Potência, sendo este aplicado a estruturas acopladas do tipo viga, numa configuração em T e estruturas acopladas do tipo placa que formam uma caixa. O estudo numérico e analítico também faz parte deste trabalho, tendo como base o desenvolvimento de uma formulação para vigas relativamente espessas, mostrando a influência geométrica na transmissão da vibração entre subsistemas. Comparações também são feitas entre os resultados obtidos experimentalmente na caixa e na viga T com os obtidos analiticamente e computacionalmente e em ambos os casos estes apresentaram uma boa correlação. Por fim, uma estrutura composta por uma cavidade acústica é estudada e um aparato o para injeção de potência é construído com base no estudo em altas freqüências. / This work is based in the study and application of the Statistical Energy Analysis (SEA), which is applied to high frequencies vibrations characterized by high modal densities and the solution, is given in statistical terms. This analysis is used in numerical, analytical and experimental models and the principal objective is the estimative of the SEA parameters, known by damping loss factors, coupling loss factors and modal densities. The experimental model is based on the Power Injection Method (PIM), and this was applied in coupled structures, like beam type, that was coupled in a T-beam configuration and the other type of coupling was studied in a box type structure. An analytical model was developed in this thesis, it was based on the Timoshenko beam formulation and the possible geometrical effects were studied. The results obtained as experimentally as numerically or analytically were compared and showed a good agreement. Finally, an acoustic cavity was studied and a new display was constructed to inject power in the cavity and a high frequency study was performed.

Em aproveitamentos hídricos, onde podem estar envolvidas elevadas alturas de água armazenada, o vertedouro é a estrutura hidráulica responsável por conduzir com segurança o escoamento que excede a capacidade de armazenamento do reservatório. Neste aspecto, é necessário considerar o processo de dissipação de energia a fim de proteger o pé da barragem e a própria estrutura do vertedouro contra a ação erosiva da água. Este fluxo que é descarregado é usualmente amortecido por um colchão d’água, o qual é delimitado em uma bacia de dissipação projetada com intuito de resistir aos esforços impostos pelo escoamento. Em grandes barramentos, a utilização de um vertedouro tipo salto esqui, que é caracterizado por um defletor de fluxo no final de sua calha, possibilita que não haja necessidade de revestir o leito próximo do pé da barragem, pois a incidência do jato lançado ocorre distante deste local. Desta maneira, a dissipação da energia é efetuada sobre o próprio leito do rio, sendo formada uma fossa de erosão, contudo, dependendo da resistência do leito e de suas características anisotrópicas, os padrões de recirculação do fluxo podem fazer a fossa evoluir para uma situação nociva. Por isso, desde a fase de projeto desse tipo de vertedouro, monitoramento e previsões da progressão da fossa são essenciais. Então, conforme proposta deste trabalho, abordou-se cada fenômeno que influencia no potencial erosivo do jato, como a turbulência em sua emissão e o grau de difusão do mesmo no colchão d’água. Assim, com ensaios sobre modelo físico, foi possível desenvolver duas metodologias, aplicáveis tanto para a verificação da erosão de material granular na superfície de leitos, quanto para o interior de leitos rochosos fissurados, cujas forças atuantes em um bloco de rocha isolado, podem vencer seu peso submerso e o destacar da matriz. / In hydroelectric plants, which may be involved elevated heights of stored water, the dam spillway is responsible for safely flow the water that exceeds the storage capacity of the reservoir. In this respect, it is necessary to consider the process of energy dissipation in order to protect the base of the dam and the spillway structure itself against the erosive action of the water. This stream discharged is usually cushioned by a waterbed, which is bounded into a stilling basin designed with the purpose of resist the efforts imposed by the flow. In large dams, the use of a ski jump spillway type, which is characterized by a flow deflector at the end of its chute, allows no need lining the bed near the foot of the dam, since the impact of the jet is launched away this location. Thus, the energy dissipation is performed on the riverbed itself, generating a scour hole, however, depending on the resistance of the bed and its anisotropic features, patterns of flow recirculation can evolve the pit into a harmful state. For this reason, since the design phase of this type of spillway, monitoring and predicting the progression of the pit are essential. Then, according to the proposal of this work, it was dealt with each phenomenon that influences the erosive potential of the jet, as the turbulence at its issue on the air, and the level of its diffusion of on waterbed. Based on physical model tests, it was possible to develop two methodologies, applicable both for verifying erosion of granular material from the surface of the bottom, as for analyze the interior of a fissured bedrock, which the forces acting on an isolated block of rock can overcome its submerged weight and uplift it off the matrix.