Orientador: Hugo Enrique Hernandez Figgueroa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-23T14:26:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RubioMercedes_CosmeEustaquio_M.pdf: 4711706 bytes, checksum: 6b340ee19bd2d232172af1f3fccad723 (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: Nesta tese estudamos e simulamos a propagação de Sólitons Ópticos em guias de onda Não-Lineares monomodo, principalmente fibras ópticas. A partir da equação Não-Linear de Schodinger Generalizada, no regime temporal ou espacial, deversas simulações numéricas foram realizadas para estudar alguns efeitos não lineares e dispersivos que surgem na propagação de sólitons ópticos. Para isso, foram utilizados diferentes esquemas numéricos baseados nos Métodos de Fourier, Elementos Finitos, Diferenças Finitas e Série de Fourier, todos escritos na linguagem de propagação FORTRAN. Implementamos as Condições de Fronteiras Transparentes para Sólitons Ópticos, utilizando o Método de Elementos Finitos. Até onde podemos pesquisar estes resultados são novos na literatura. Diversos resultados que justificam a necessidade da sua implementação são apresentados; em particular, a otimização do tamanho da janela computacional torna-se imperativo. No decorrer do trabalho, fazemos também algumas comparações dos aspectos relevantes dos métodos utilizados, dando particular ênfase às suas modificações quando da implementação das Condições de Fronteiras Transparentes / Abstract: In this thesis, the propagation of optical solitons in single-mode nonlinear waveguides are studied and simulated. For either, the temporal or the spatial generalized Nonlinear Schrodinger Equation, several numerical experiments was carried out to study some nonlinear and dispersive effects that originate from the optical solitons propagation. For that, different numerical schemes, such as the Fourier, Finite Elements, Finite Differences, and Fourier Series Methods, written in FORTRAN language, were employed. The Transparent Boundary Condition to Optical Solitons using the Finite Element Methods was implemented for the first time. Several results that justify that method, for example, the optimization of computational window, are presented. Also, the relevant aspects of the methods used during the simulation, with particular emphasis on the modifications introduced by the Transparent Boundary Conditions, are compared. / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Paulo Roberto Ribeiro / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica, Instituto de Geociencias / Made available in DSpace on 2018-08-12T16:33:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Avelar_CarolinaSilva_M.pdf: 15432162 bytes, checksum: cbaa0b149cf8200fccff3cea6905b066 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: As explorações de campos de petróleo têm abrangido diferentes cenários, incluindo perfuração de poços profundos com elevadas pressões e temperaturas em águas profundas e ultraprofundas. O estudo do controle de poços nestes cenários exige um simulador capaz de prever o comportamento das pressões do poço durante uma situação de kick de forma confiável e eficiente. Considerando estes aspectos, foi implementado um simulador de kicks baseado em um modelo matemático que resolve um conjunto de três equações diferenciais de conservação utilizando o método diferenças finitas. Os cálculos das perdas de carga por fricção, do deslizamento entre as fases e da expansão do gás foram incorporados ao modelo. O modelo é capaz de simular um kick em poços verticais ou horizontais, em poços terrestres ou marítimos, utilizando fluido de perfuração com base de água. Os resultados do simulador foram comparados com dados experimentais e um estudo sobre o efeito de algumas variáveis do controle de poços foi realizado. / Abstract: The oil field industry has been drilling in different scenarios, subjected to high pressures and high temperatures in deep wells located in deep and ultradeep waters. The well control study in these scenarios demands a kick simulator capable to do precise predictions of the pressure behavior inside the wellbore during a kick situation. Regarding this scenario, a kick simulator has been implemented. The simulator is based in a mathematical model that solves a set of three conservation equations using the finite difference approach. The effects of the frictional pressure losses, the gas slip and expansion have been incorporated to the model. The model is capable of simulating a single kick in a vertical or horizontal hole, onshore or offshore, with water-based drilling fluid. The simulator results have been compared with experimental data and the effect of some important parameters in well control has been studied. / Mestrado / Explotação / Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo

Orientador: Joerg Schleicher / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica / Made available in DSpace on 2018-08-08T08:06:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carvalho_RafaelAleixode_M.pdf: 679174 bytes, checksum: 087a9c376b3ab246bf6fe8cd05ae5d41 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: As equações da onda imagem para os problemas de remigração na profundidade eno tempo em meios elipticamente anisotrópicos são equações diferenciais parciais de segunda ordem similares a equação da onda acústica. A variável de propagação é a velocidade vertical ou a elipticidade do meio. Essas equações são deduzidas a partir das propriedades cinemáticas da remigração em meios anisotrópicos. O objetivo é propiciar a construção de imagens do subsolo que correspondam a diferentes velocidades verticais e/ou diferentes graus de anisotropia do meio diretamente de uma imagem migrada. ?Painéis de anisotropia? podem ser obtidos de maneira completamente análoga aos painéis de velocidade para a análise de velocidade de migração. Um exemplo numérico mostra a validade desta teoria / Abstract: The image-wave equations for the problems of depth and time remigration in elliptically anisotropic media are second-order partial differential equations similar to the acoustic wave equation. The propagation variable is the vertical velocity or the medium ellipticity. These differential equations are derived from the kinematic properties of anisotropic remigration. The objective is to enable the construction of subsurface images that correspond to different vertical velocity and/or different degrees of medium anisotropy directly from a single migrated image. In this way, ?anisotropy panels? can be obtained in a completely analogous way to velocity panels for a migration velocity analysis. A simple numerical example demonstrates the validity of the theory / Mestrado / Mestre em Matemática Aplicada

A modelagem numérica de cristais fotônicos tridimensionais é o objeto de estudo deste trabalho. Especificamente, o método das diferenças finitas no domínio do tempo (FDTD) é utilizado para a modelagem de um cristal FCC (face-centered-cubic) formado por opalas de látex imersas em ar. Por meio de uma análise comparativa com o cristal formado por opalas inversas (opalas de ar incrustadas em uma matriz dielétrica com alto índice de refração), é mostrado que o baixo contraste de índice de refração do cristal de látex é característica preponderante para a inexistência de uma banda proibida completa. No entanto, podem ser observadas bandas fotônicas proibidas ao longo de algumas direções de propagação, como é evidenciado através da investigação da difração de Bragg relativa à família de planos cristalinos (111). Sempre que possível os resultados numéricos são comparados com os dados experimentais disponíveis. / The numerical modeling of tridimensional photonic crystals is the object of study in this work. Especifically, the finite difference time domain method (FDTD) is used for the modeling of a FCC (face-centered-cubic) crystal composed by latex opals immersed in air. Through a comparative analysis to a crystal composed by inverse opals (close-packed air opals in a dielectric matrix with high refractive index), it is shown that the low contrast of the latex crystal is the crucial characteristic to prevent the rising of a complete photonic band gap. However, photonic band gaps can be observed for certain directions of propagation, as it is demonstrated by the investigation of Bragg diffraction related to the (111) crystalline planes. Wherever possible, the numerical results are compared to available experimental data.

Orientador: Jose Roberto Nunhez / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-12T02:09:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LopezMercado_ELvisRonald_M.pdf: 2489103 bytes, checksum: b0f061b75d8be2a9873a7f528ddecb9c (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: Este estudo propõe a modelagem do escoamento laminar e turbulento com transferência de calor conjugados em tubos de seção cilíndrica. Em vez de usar os métodos convencionais de elementos finitos ou volumes finitos, esta formulação aplica uma técnica diferente que discretiza o fluxo na direção radial usando o método das diferenças finitas de 4_ ordem. Com esta técnica, um sistema composto de várias equações diferenciais ordinárias para a temperatura e outro composto de equações algébricas lineares para as velocidades são obtidas. As equações diferenciais ordinárias são integradas na direção axial utilizando-se o método de Runge - Kutta de 451 ordem. Os valores da viscosidade, massa específica capacidade calorífica e condutividade térmica são funções da temperatura, o qual toma o modelo satisfatório para o cálculo de altos gradientes de temperatura, como no caso dos fomos de refinaria. Para a turbulência, utiliza-se um modelo de ordem zero, no caso do "comprimento de mistura de Prandtl". Como o gradiente da pressão é calculado em cada ponto, a queda de pressão total é obtida através de uma integração ao longo do tubo. Uma característica interessante desta formulação é que para o caso laminar o método é não iterativo, o que o toma mais rápido que os métodos convencionais / Abstract: This study considers the modeling of laminar and turbulent flows with conjugated transference of heat in tubes of cylindrical section. Instead of using the convetional finite element or finite volume methods, this formulation applies a different technique discretizing the flow in the radial direction using a 4th order finite differences method. Using this technique, a system composed of several ordinary differential equations for the temperature and another composed of linear algebraic equations for the velocities are obtained. The equations are integrated in the axial direction using a 4th order Runge Kutta method. The values of viscosity, density, heat capacity and thermal conductivity are dependent on the temperature, which makes the model suitable for the calculation of high temperature gradients, as in the case of refinery fired heaters. The turbulence is taken into account using the "mixing lenght of Prandtl" as a zero order turbulence model. Since the pressure gradient is calculated in each point, the total pressure drop is obtained by integration through out the tube. A very interesting feature of this formulation is that for the study of laminar flow the method is non-iterative, which makes it more desirable and faster than conventional methods / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Lúcio Tunes dos Santos / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matemática Estatística e Computação Científica / Made available in DSpace on 2018-08-25T10:27:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Camargo_AlexandreWilliam_M.pdf: 30605851 bytes, checksum: 95a610618221b15f52fb3f96d3239196 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: A base fundamental do modelamento sísmico é a equação da onda acústica, que para meios com velocidade variável exige métodos numéricos eficientes para encontrar a solução da equação. O Método de Diferenças Finitas (MDF) é muito usado para obter a solução da equação da onda, pois é de fácil implementação. Uma vez garantindo a convergência do método a solução aproximada é confiável. Contudo, os esquemas utilizados pelo MDF ou utilizam um comprimento longo para os operadores da derivada espacial ou precisam ter uma malha suficientemente densa, isto é, ter passos pequenos para garantir uma solução precisa, porém, isso requer o cálculo de muitas operações na fórmula recursiva do método. Nesta dissertação, analisamos um esquema do MDF que utiliza comprimentos adaptativos para o operador da derivada espacial assumindo uma malha computacional com o passo fixo. O critério que escolhe esses comprimentos depende da velocidade do meio. Pela relação entre o comprimento e a velocidade, o método escolhe um comprimento longo em regiões de baixa velocidade e um comprimento curto nas regiões de alta velocidade. Os testes numéricos comprovaram que o MDF com o esquema de comprimentos adaptativos obtém uma solução com uma precisão similar à solução do MDF com o esquema que usa somente comprimentos longos, mas o esquema de comprimento adaptativo realiza um número de operações menor na fórmula de recursão / Abstract: The fundamental base of seismic modeling is the acoustic wave equation that for a medium with variable velocity require efficients numerical methods to find the equation solution. The Finite Difference Method (FDM) is widely used to get the solution of the wave equation because the computational implementation is very easy. Ensuring the con- vergence of the method, the approximate solution is reliable. However, the schemes used by FDM either need a high length to the operator of the spatial derivative or take a sufficiently dense mesh, that is, the grid is small to ensure an accurate solution. But this requires the calculus of many operations in the recursion formula. In this dissertation, we analyzed a scheme of the FDM that use adaptive lengths to the operator of the spatial de- rivative assuming a fixed grid. The criterion to choose the lengths depend on the velocity of the medium. Thereby, in regions of low velocity a long length is used and in regions of high velocity a short length is enough. The numerical tests show that FDM with the adaptive length scheme obtains a solution with a similar accuracy to the solution of the FDM with the long length scheme, but performs a smaller number of operations in the recursion formula / Mestrado / Matematica Aplicada / Mestre em Matemática Aplicada

Orientador: Amauri Garcia / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-25T12:51:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cheung_Noe_M.pdf: 22381963 bytes, checksum: d9000f5bd70e73f6877b0c053157822a (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: Neste trabalho foi desenvolvido um modelo numérico baseado na técnica de diferenças finitas que permite o mapeamento térmico durante a solidificação ao longo do processo de lingotamento contínuo. Aferiu-se o respectivo modelo com resultados experimentais e de outros modelos constantes na literatura. Realizou-se a interação entre uma base de conhecimento e este modelo matemático de solidificação para a análise da qualidade no lingotamento contínuo de tarugos de aços. A base de conhecimento foi estruturada com informações que correlacionam problemas de qualidade com parâmetros do processo, a partir da literatura especializada e da interação com siderúrgica envolvida com a prática do lingotamento contínuo. A comunicação do modelo numérico com a base de conhecimento foi efetuada através de um programa computacional desenvolvido neste trabalho, permitindo uma interação autônoma na busca de soluções ótimas. O modelo foi aplicado na análise de situações de operações reais de um equipamento de lingotamento contínuo de uma siderúrgica e também foi utilizado para projetar um sistema otimizado de lingotamento contínuo de tarugos empregando tendências atuais de maior comprimento de molde e velocidades de produção mais elevadas / Abstract: In this work, a nunerical mode! based on the finite difference technique was developed permitting to determine the a thermal field evolution during solidification along the continuous casting process. The model predictions were compared to experimental results as well as to those furnished by other models found in literature. An interaction between a knowledge base and the mathematical model was carried out in order to analyse steel billet quality. As a result of literature search and interaction with knowledge provided by a continuous casting industry, the knowledge base was structured with information that correlate quality problems with process parameters. The numerical model communication with the knowledge base was established by employinga computer program in order to permit automatic solutions of optimized operating conditions to be attained. The model was applied to analyse real casting operation of a steel plant equipment as well as to designan optimized continuous billet casting system by employing recent trends of larger mould lenght and higher production speeds / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientadores: Lucio Tunes dos Santos, Maria Amélia Novais Schleicher / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica / Made available in DSpace on 2018-08-04T04:00:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pila_MatheusFabiano_M.pdf: 955722 bytes, checksum: adb4b488d6a2e8995d1f8985186d2693 (MD5) Previous issue date: 2005 / Mestrado / Geofisica Computacional / Mestre em Matemática Aplicada

Orientador: Amauri Garcia / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-04T01:43:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Souza_EduardoNettode_D.pdf: 8584004 bytes, checksum: bbd48f6326c1c1f44395428b5c36f8c0 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: Nos processos de lingotamento contínuo horizontal e fundição convencional em moldes com geometria cilíndrica, o coeficiente de transferência de calor é variável ao longo do perímetro da geometria em questão, resultando em assimetria estrutural nos produtos brutos de fusão. Para controlar as estruturas de solidificação, além de compreender os mecanismos de fluxo de calor, é necessário determinar os coeficientes de transferência de calor metal/molde dmante o processo de solidificação. Com o auxílio da modelagem matemática desenvolvida por método de diferenças finitas, o presente trabalho correlaciona os parâmetros térmicos do processo com as estruturas de solidificação. O aparato experimental utilizado nos experimentos foi projetado para assegurar um fluxo de calor essencialmente radial unidirecional durante o processo de solidificação com uma lingoteira refrigerada a água em aço ÚlOX, e com a superficie polida no contato com o metal. Os experimentos foram realizados com as ligas Sn-So/oPb, Sn-lSo/oPb e Sn20o/oPb, analisando-se o efeito da temperatura de vazamento do metal liquido no coeficiente de transferência de calor com superaquecimentos de 3% e 20% acima da temperatura liquidus. O método utilizado para determinação do coeficiente de transferência de calor metal/molde (h) é o lliCP (Inverse Heat Conduction Problem), baseado em perfis térmicos experimentais em pontos específicos do lingote em conjunto com o modelo matemático de solidificação. O método consiste em estimar um coeficiente na interface metal/molde a partir do modelo matemático e confrontar com resultados obtidos experimentahnente. Os resultados permitem a determinação de expressões de coeficiente de transferência de calor metal/molde como uma função exponencial em relação ao tempo para diferentes composições e superaquecimentos. Leis experimentais são estabelecidas, descrevendo a posição da isoterma liquidus (Pd e a velocidade da isoterma liquidus (VL) durante o processo de solidificação. Os parâmetros térmicos de solidificação, tais como, a velocidade da isoterma liquidus e taxa de resfriamento são correlacionados com os espaçamentos dendríticos secundários / Abstract: In continuous casting and conventional foundry of horizontal cylinders, the metal/mold heat transfer coefficient is variable along the perimeter of the cross section, generating asymmetrical as-cast structures. To control the structure of cast alloys it is necessary to understand the heat flow mechanisms and to characterize the heat transfer coefficients during solidification. With the aid of a numerical mathematical model developed by using a finite difference method, the present work focuses on the relationships between solidification thermal conditions and as-cast structures. The casting assembly used in solidification experiments was designed to ensure a dominant unidirectional radial heat flow during solidification. A water-cooled stainless steel chill was used, with the heat-extracting surface being polished. Experiments were performed with Sn5wt%Pb, Sn-15wt%Pb and Sn-20wt%Pb alloys. The effect of liquid metal superheat on heat transfer coefficient was also investigated by using two different degrees of superheat: 3% and 20% above the liquidus temperature. The method of determination of metallmold heat transfer coefficient (h) is based on temperature histories at interior points of the casting together with a mathematical model af heat transfer during solidification by solving the IHCP (Inverse Heat Conduction Problem). The inverse problem consists of estimating the boundary heat transfer coefficient at the metal/mold interface ftom measured environment and metal temperatures. The results permit the establishment of expressions of metallmold heat tranSfer coefficients as a power function of time, for different alloy composition and melt superheats. Experimentallaws descnbmg position of liquidus isotherm (PL) and tip growth rate (VL) during solidification have been established. Solidification thermal variables such as tip growth rate and cooling rate are correlated with secondary dendrite arm spacmgs / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Neste projeto, é apresentado um método numérico com uma abordagem do tipoMAC para a simulação de escoamentos viscoelásticos incompressíveis tridimensionais com superfície livre governados pelo modelo de fluido SXPP. A formulação apresentada nesse trabalho é uma extensão dos resultados obtidos por Oishi et al. (2011), sobre o estudo de métodos numéricos para a simulação de escoamentos incompressíveis viscoelásticos com superfície livre a baixos números de Reynolds, para o caso bidimensional. No contexto de problemas transientes, metodologias explícitas para solução numérica das equações governantes apresentam restrições de estabilidade muito severas para a definição do passo temporal, acarretando em um custo computacional relativamente alto. Sendo assim, utilizamos um método implícito para resolver a equação de conservação da quantidade de movimento, eliminando assim, a restrição de estabilidade parabólica e diminuindo significativamente o custo computacional. Mas tal estratégia acopla os campos de velocidade e pressão. Dessa forma, para desacoplar esses campos, foi utilizado uma abordagem que combina método de projeção com uma técnica implícita para o tratamento da pressão na superfície livre. A equação constitutiva foi resolvida pelo método de Runge-Kutta de segunda-ordem. A validação do método numérico foi realizada utilizando refinamento da malha no escoamento em um canal. Como aplicação, apresentamos resultados numéricos sobre o problema do jato oscilante e do inchamento do extrudado / In this work, we present a numerical method with a MAC type approach to simulate tridimensional incompressible viscoelastic free surface flows governed by a SXPP (Single eXtended Pom-Pom) model. The formulation presented in this work is an extension to the work of Oishi et al. (2011). They have studied numerical methods for solving incompressible viscoelastic free surface flows with low Reynolds number, for the bidimensional case. In the context of transient problems, explicitmethodologies for the numerical solution of the governing equations present severe stability constraints for defining the time step, what highly increases the computational cost. Due to this fact, an implicit method is used to solve the momentum equation, eliminating the parabolic stability constraint and decreasing significantly the computational cost. However, this strategy couples velocity and pressure fields. To decouples this fields, it was used an approach that combines a projection method and an implicit technique for the treatment of the pressure at the free surface. The constitutive equation is solved by a second-order Runge-Kutta method. The numerical method validation was achieved by a mesh refinement for a flow in a channel. As applications, numerical results of the die-swell problem and the jet buckling phenomenon are presented