A intransitividade é uma propriedade dos grafos conectados e orientados que representam interações entre espécies. Essa propriedade está associada `a persistência da coexistência mesmo na presença de competição, sendo o jogo Pedra-Papel-Tesoura o exemplo padrão. Neste trabalho, consideramos uma generalização com quatro espécies, que é o número mínimo necessário para que haja outras interações além do ciclo único (um predador, uma presa). Além disso, introduzimos sítios vazios dinâmicos ao sistema, os quais afetam o nível de intransitividade nas interações. Verificamos então que, ao contrário do que o campo médio prevê, na rede quadrada o modelo apresenta duas transições, cujas localizações dependem das probabilidades de predação e reprodução. A primeira transição ocorre entre um estado absorvente, com apenas uma espécie, para um estado em que todas as espécies coexistem. A transição seguinte ocorre quando uma das quatro estratégias é extinta. Essa dependência com as probabilidades de predação e reprodução demonstra que a estrutura do grafo de interação sozinha não é suficiente para prever os resultados finais em modelos desse tipo. Adicionalmente, probabilidades diferentes de predação permitem ajustar o nível de transitividade do sistema, indicando que é necessária uma quantidade mínima de intransitividade para que a coexistência entre todas as espécies persista. / Intransitivity is a property of connected, oriented graphs representing species interactions that may drive their coexistence even in the presence of competition, the standard example being the three species Rock-Paper-Scissors game. We consider here a generalization with four species, the minimum number of species allowing other interaction beyond the single loop (one predator, one prey). We also consider dynamic empty sites, which affect the amount of intransitivity in the system. We show that contrary to the mean field prediction, in the square lattice the model presents two transitions as the parameters setting the predation and reproduction rates change, from an absorbing state with one species only, to a coexistent state first, and then to a state in which one species gets extinct. Such a dependence on the predation and reproduction rates shows that the interaction graph structure alone is not enough to predict the outcome of such models. In addition, different predation rates permit to tune the level of transitiveness, indicating that for the coexistence of all species to persist, there must be a minimum amount of intransitivity.

O Parque Estadual de Itapuã é considerado a última área representativa dos ecossistemas originais da região metropolitana de Porto Alegre, sendo que nos últimos 11 anos somente foi permitida a entrada de pesquisadores em suas dependências. Após este longo período em que esteve fechado, o Parque voltará a receber turistas no início de 2002, sendo que os principais destinos serão as praias. Dentre as oito praias existentes na área, somente três serão abertas à visitação, sendo a Praia de Fora a maior delas e a única voltada para a Lagoa dos Patos. Com objetivo de fornecer subsídios para o gerenciamento da Praia de Fora, efetuou-se a análise de uma série de parâmetros morfodinâmicos consagrados na literatura mundial, aprimorando o nível de conhecimento desta praia e suas relações com a Lagoa dos Patos. Para tanto, utilizou-se os modelos de praias de Banco Único e de Bancos Múltiplos da chamada Escola Australiana com a aplicação dos seguintes parâmetros: Parâmetro Adimensional Omega (Ù), Omega Teórico (Ùterorico), Parâmetro de Banco (B), Declividade da Face de Praia (Tang ß) e Parâmetro Dimensionador de Surfe (surf scaling parameter). Outros modelos utilizados foram o Perfil de Equilíbrio de DEAN (1973), o modelo de Transporte Longitudinal dos sedimentos da zona de surfe, (SPM, 1984), o Limite Externo e Limite Interno (Profundidade de Fechamento) e o modelo de Sentido Preferencial de Transporte Perpendicular (SUNAMURA & TAKEDA, 1984). Além destes, optou-se por realizar uma análise temporal da variação da linha de praia da Praia de Fora no período entre 1978 e 2001. Os resultados obtidos indicam um ambiente com uma grande variação energética anual, sendo que a largura da face praial apresentou variações de até 16 m e a declividade de 2,8° a 11.3°. A análise dos parâmetros morfodinâmicos indicou uma praia com grande alternância de estágios morfodinâmicos, que reflete a presença de uma zona de transporte de sedimentos muito intenso por ação de ondas até a profundidade de 0,90 m, uma zona de transporte significativo entre 0,90 e 5 m e uma zona de transporte incipiente para as profundidades maiores que 6 m. O transporte no sentido longitudinal, apresenta uma bidirecionalidade com uma pequena resultante para SE e em sentido transversal apresenta uma maior incidência de transporte da zona de surfe para a antepraia, caracterizando setores erosivos na Praia de Fora. Estes setores erosivos foram detectados em 58% da extensão da Praia de Fora com uma taxa média de 3,75 m por ano. Já em 14% da extensão da praia foi observado acresção e em 28% da praia não houve variação significativa da posição da linha de praia. As taxas médias de deposição chegaram a 1,75 m por ano. A sistematização de todos os resultados permitiu a elaboração de subsídios para o gerenciamento da Praia de Fora. São eles: análise dos riscos para a segurança de banhistas na praia, manejo de dunas, restrições a explotação de areia de fundo nas adjacências da Praia de Fora e delimitação submersa do Parque de Itapuã junto à cota batimétrica dos –6m. Esta delimitação aumentaria em aproximadamente 10.920 hectares ou 196 %, a área atual de preservação do Parque de Itapuã.

Este trabalho visa realizar o estudo do comportamento dinâmico de um eixo rotor flexível, modelado segundo a teoria de Euler-Bernoulli e caracterizar as respostas periódicas de sistemas LTI (sistemas lineares invariantes no tempo) e sistemas fracamente não lineares de ordem arbitrária. Para tanto, é utilizada a base dinâmica gerada pela resposta impulso ou solução fundamental. O comportamento dinâmico de um eixo rotor flexível foi discutido em termos da função de Green espacial e calculada de maneira não-modal. Foi realizado um estudo do problema de autovalor para o caso de um um eixo rotor biapoiado. As freqüências são obtidas e os modos escritos em termos da base dinâmica e da velocidade de rotação. As respostas periódicas de sistemas LTI, utilizadas nas aproximações com sistemas fracamente não lineares, são obtidas, independentemente da ordem do sistema, como um operador integral onde o núcleo é a função de Green T-periódica. Esta função é caracterizada em termos das propriedades de continuidade, periodicidade e salto da função de Green T-periódica, e da base dinâmica Simulações foram realizadas para sistemas concentrados, matriciais e escalares, com o objetivo de mostrar a validade da metodologia desenvolvida com as propriedades da função de Green T-periódica. Foi abordado um modelo não-linear para uma centrífuga utilizada na indústria textil [Starzinski, 1977].

Neste trabalho, um problema de transferência de calor da dinâmica de gases rarefeitos, causado pela diferença de temperaturas nas superfícies de um canal, é abordado. O problema é formulado através dos modelos cinéticos BGK, S e Gross-Jackson da equação linearizada de Boltzmann e resolvido, de forma unificada, pelo método analítico de ordenadas discretas (método ADO). Resultados numéricos para as perturbações de densidade e temperatura e também para o fluxo de calor são apresentados e comparados, mostrando que não se pode dizer que algum dos três modelos seja uma melhor aproximação da solução aos resultados da equação linearizada de Boltzmann. / In this work, a heat transfer problem in the rarefied gas dynamics field, in a plane channel, is studied. In particular, the flow is induced by different temperatures at the wall surfaces. The formulation of the problem is based in an ”unified” kinetic equation which includes the BGK model, the S-model and the Gross-Jackson model of the linearized Boltzmann equation. An analytical version of the discrete-ordinates method (the ADO method) is used to develop the solution and to evaluate the density, temperature and heat-flow profiles. Numerical results are presented and used to establish comparisons with the linearized Boltzmann equation results. It is shown that, for an analysis based in all cases, it is not possible to say that one of the models is a better approximation of the solution of the linearized Boltzmann equation.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Estudamos as estruturas e as propriedades dinÃmicas de um cristal clÃssico bidimensional (2D) em bicamadas de partÃculas dipolares magnÃticas carregadas em um arranjo no qual os dipolos sÃo perpendiculares Ãs camadas e com mesma densidade de partÃculas em cada camada. A energia do sistema à devido à interaÃÃo carga - carga (interaÃÃo coulom- biana) e a interaÃÃo dipolo - dipolo. Devido ao fato dessas interaÃÃes serem de longo alcance, usamos o mÃtodo da soma de Ewald para obter uma expressÃo para a energia envolvendo somas que convergem rapidamente. Comparando as energias de possÃveis geometrias do cristal, determinamos o diagrama de fase do sistema em funÃÃo do parÃmetro η (que està relacionado com a distÃncia entre as camadas de dipolos magnÃticos carregados e a densidade de partÃculas) e da intensidade relativa das interaÃÃes elÃtrica e magnÃtica. Mudando a intensidade relativa da interacÃo dipolo - dipolo com respeito à interaÃÃo elÃtrica, podemos encontrar seis diferentes estruturas cristalinas estÃveis em funÃÃo de η. Uma caracterÃstica interessante desse sistema à a possibilidade de permanecer em arranjos nos quais as camadas sÃo ou nÃo deslocadas uma em relaÃÃo a outra, apenas variando a interaÃÃo magnÃtica entre os dipolos, por exemplo, atravÃs de um campo magnÃtico externo. As transiÃÃes entre as estruturas cristalinas podem ser contÃnuas e descontÃnuas. No intuito de investigar a estabilidade das configuraÃÃes de mÃnima energia, calculamos o espectro dos fÃnons do sistema usando a aproximaÃÃo harmÃnica. Para isto, recorremos novamente a tÃcnica de Ewald para obter somas que convergem rapidamente. A anÃlise da relaÃÃo de dispersÃo (fÃnons) revela caracterÃsticas do sistema que sÃo de grande utilidade no estudo da transiÃÃo sÃlido-lÃquido (fusÃo). / We study the structural and dynamical properties of a two-dimensional (2D) classical bi-layer crystal of charged magnetic dipolar particles in a setup where the dipoles are oriented perpendicular to the layers and equal density of charged dipolar particles in each layer. The energy of the system is due to the charge - charge interaction (Coulomb interaction) and the dipole - dipole interaction. Due to the long-range nature of the interactions, we use the Ewald summation method to obtain an expression for the energy involving rapidly convergent sums. By comparing the energies of a number of possible crystal geometries, we determine the phase diagram of the system as a function of the parameter η (which is related to the separation between the layers of charged magnetic dipoles and the particle density) and the relative intensity of the magnetic and electrical interactions. By changing the relative intensity of the dipole - dipole interaction with respect to electrical one, we are able to find six diferent stable crystalline structures as a function of η. An interesting feature of the present model system is the possibility to tune between the matched and staggered arrangements by varying the magnetic interaction between the dipoles, e.g. through an external magnetic field. The phase boundaries of the crystalline structures consist of both continuous and discontinuous transitions. In order to investigate the stability of the minimum energy arrangements we also calculate the phonon spectra of the system within the harmonic approximation. In this case, we resort again on the Ewald technique to obtain the rapidly convergent sums. The analysis of the phonon spectra reveals interesting features which are useful in the study of melting.

Óleo de soja epoxidado foi curado com os anidridos: dodecenilsuccínico (DDS), maleico (MAL), ftálico (FTA), succínico e hexahidroftálico (CH). As reações foram iniciadas com aminas terciárias tais como trietilamina (TEA), N,N’-dimetilanilina (ARO) e 1,4- diazobiciclo[2,2,2]octano (DABCO). Calorimetria diferencial de varredura (DSC) foi aplicada com êxito no estudo da reação de cura e usada para a determinação dos parâmetros cinéticos e termodinâmicos. Foram estudados os efeitos eletrônicos, os fatores estéreos e a rigidez do segmento diéster formado devido na conversão de grupos anidridos. Foi observado que os anidridos maleico e ftálico reagem mais rápido do que os outros anidridos. A influência do iniciador e da razão molar (anidrido/grupo epóxido) foi igualmente considerada. As propriedades mecânicas e térmicas das resinas epóxi curadas usando TEA como iniciador foram investigadas por análise térmica dinâmico-mecânica (DMTA) e termogravimétrica (TGA). Todas as amostras apresentaram características de materiais termofixos. Os materiais termofixos obtidos a partir de anidridos com estruturas rígidas (FTA, MAL e CH) mostraram alta temperatura de transição vítrea e densidade de reticulação. Quando um excesso de grupos epóxido foi usado (R= 0,5), a temperatura de transição vítrea do material diminuiu. As resinas epóxi exibiram estabilidade térmica até 300ºC. Um comportamento inesperado foi observado para aquelas resinas obtidas com o anidrido dodecenilsuccínico (DDS). A influência do grau de epoxidação do óleo de soja nas propriedades mecânicas e na temperatura de transição vítrea foi investigada. Quanto maior o conteúdo de grupos epóxido, maior é a Tg e a dureza do material. As resinas epóxi preparadas a partir de óleo de soja epoxidado mostram excelente resistência química em NaOH e ácido sulfúrico, mas resistência pobre quando em contato com solventes orgânicos (tolueno, acetona, gasolina e etanol).

[pt] O objetivo desta tese é estudar os mecanismos de escape em sistemas estruturais sensíveis a imperfeições quando submetidos a certas classes de carregamentos dinâmicos, identificar os parâmetros que controlam o escape e criar critérios capazes de prever a fronteira de escape e a perda de estabilidade da estrutura no espaço dos parâmetros de controle. Isto permitirá um melhor entendimento dos processos de perda de estabilidade e servirá de base para o cálculo e controle da integridade dessas estruturas. Após a descrição dos fenômenos que podem ocorrer na dinâmica dessa classe de estruturas, são testados e adaptados alguns critérios existentes na literatura, que verificam a estabilidade de uma estrutura a partir do conhecimento dos parâmetros de controle. Em seguida estuda-se a evolução da estabilidade global do conjunto das soluções medida pela área da bacia de atração, e pelas características de sua fronteira. Desenvolvem-se expressões gerais para o critério de Melnikov, e mostra-se, a partir de perturbações aleatórias nos parâmetros de controle e na força externa, que essas expressões podem ser tomadas como um limite inferior para o carregamento de escape e conseqüentemente como uma contribuição para o desenvolvimento de critérios de projeto. Verifica-se também que os valores obtidos pelos critérios de escape podem ser tomados como limites superiores para o valor da força de escape. / [en] The purpose of this thesis is to study the escape mechanisms in imperfection sensitive structural systems under certain dynamical loading conditions. Other objectives are to identify the parameters that control the escape phenomenon and to create some criteria capable of predicting the escape boundary and the structures stability in the control parameters space. This will allow a better understanding of the stability loss process and can serve as a basis to the integrity control and design of these structures. After a description of the phenomena that can occur in the dynamics of this class of structures, some predictive criteria, found in literature, that verify the structure stability based on the control parameters knowledge, are adapted and tested. Following is a study of the evolution of the global stability of the set of solutions measured by the basin of attraction area, and by the characteristics of its boundary. Some general expressions for the Melnikov criterion are developed, and it is shown by randomly perturbing the control parameters and the external force, that these expressions can be taken as a lower bound for the escape load, and consequently as a contribution to the development of design criteria. It is also observed that the values obtained by the escape criteria can be taken as an upper bound for the values of the escape force. / [es] EL objetivo de esta tesis es estudiar los mecanismos de escape en sistemas extructurales que son sensibles a imperfecciones cuando son sometidos a ciertas clases de cargas dinámicas. Outro objetivo es identificar los parámetros que controlan el escape y crear criterios capaces de preveer la frontera de escape y la pérdida de estabilidad de la extructura en el espacio de los parámetros de control. Esto permitirá una mejor comprensión de los procesos de pérdida de estabilidad y servirá de base para el cálculo y control de la integridad de esas extructuras. Después de describir los fenómenos que pueden ocurrir en la dinámica de esta clase de extructuras, se prueban y adaptan algunos criterios existentes en la literatura, que verifican la estabilidad de una extructura a partir del conocimiento de los parámetros de control. Seguidamente, se estudia la evolución de la estabilidad global del conjunto de las soluciones, se dearrollan expresiones generales para el criterio de Melnikov, y se muestra, a partir de perturbaciones aleatorias en los parámetros de control y en la fuerza externa, que esas expresiones pueden ser tomadas como límite inferior para la carga de escape y conseqüentemente como una contribución para el desarrollo de criterios de proyecto. Se verifica también que los valores obtenidos por los criterios de escape pueden ser tomados como límites superiores para el valor de la fuerza de escape.

[pt] Este trabalho trata da solução numérica das equações de Navier-Stokes, na forma vorticidade-função corrente, via método das Diferenças Finitas e técnicas de aceleração baseadas no uso de malhas múltiplas. Embora outras opções tenham sido consideradas, a que melhor funcionou tratou o problema de forma não acoplada: a solução da equação de vorticidade foi obtida pela uso desta aceleração e a solução da equação de função corrente, uma equação puramente elíptica, foi resolvida via método das relaxações sucessivas. O código desenvolvido foi aplicado a diversos problemas, inclusive ao problema da cavidade com tampa móvel, em diversos números de Reynolds, típico no teste de simuladores em Dinâmica dos Fluidos. Foram testados um método clássico (armazenamento da correção) e o método FAZ (Full Approximation Storage). Os resultados obtidos mostram claramente os ganhos computacionais obtidos na formulação escolhida. Expressando em percentual, valores com 80 por cento de ganho foram obtidos se comparados os resultados do método multigrid com o método iterativo básico utilizado (S.O.R.), indicando o potencial do uso desta técnica para problemas mais complexo incluindo aqueles em coordenadas generalizadas. / [en] This works deals with the numerical solution of the Navier-Stokes equations, written in the stream function-vorticity form, by the finite difference method and acceleration techniques using multiple meshes. Although other solution schemes have been investigated, best results were obtained by treating the problem in a non-coupled form: the solution for the vorticity equation was obtained by the multigrid method and the solution of the streamfunction equation, which is purely elliptic, was solved by the S.O.R. (Successive over relaxation method). The computer code was applied to several problems, including the wall driven problem considering a wide range of Reynolds numbers, which is a typical benchmark problem for testing fluid-dynamic simulations. The classical method (storage of the correction) and the methos FAS (Full Approximation Storage) have been tested. The results obtained clearly show that a very efficient computational scheme has been achieved with the multigrid method. For example, when comparing this method with the basic S.O.R. method, relative gains in the order of 80 per cent have been obtained. This indicates that the present technique has potential use in more complicated fluid dynamics problems including those involving generalized coordinates.

[pt] Este trabalho apresenta o estudo do escoamento transiente em difusores radiais com fronteira móvel alimentados axialmente. O problema é resolvido acoplando-se a modelagem do fluido à dinâmica do movimento da palheta. Admite-se o comportamento Newtoniano para o fluido de trabalho (ar). O escoamento é considerado incompressível, laminar e isotérmico numa geometria axisimétrica. As equações de conservação são resolvidas pelo método dos volumes-finitos utilizando-se um código numérico comercial, o FLUENT, adaptado de modo a permitir que o posicionamento da fronteira móvel faça parte da solução do problema. Analise-se os casos de movimentação súbita imposta à palheta e de fluxo mássico de alimentação periódica. Resultados do comportamento temporal da força axial do fluido sobre a palheta são apresentados. Determina-se também o campo de geração de entropia para o escoamento bem como sua variação para diversos instantes de tempo. / [en] This work presents the study of unsteady flow in a axially fed radial flow between parallel disks on a situation in which the frontal disk can move. The problem is solved coupling the fluid flow modeling and the valve dynamics movement. The fluid (air) is assumed to have a Newtonian behavior. The flow is incompressible, laminar and isothermal in an axisymmetric geometry. The governing equations are solved by finite volume methodology using a commercial software, FLUENT, which have been modified to admit boundary movement as part of the solution. The flow characteristics presented herein relate to situations where: I. the frontal disk is suddenly moved to a new location and ii. prescribed mass flux at the inlet orifice. Results for the behavior of the axial force in the frontal disk can be seen. Another important parameter analyzed is the entropy generation and its time variation.

[pt] Este trabalho apresenta uma análise dinâmica de uma turbina eólica com torre tubular e com rotor de três pás sob carregamentos determinísticos e estocásticos, concentrados e distribuídos, dentre eles os provocados pelo vento e por correntes marinhas. Variações nas condições do solo são permitidas sendo simuladas como molas axiais e torcionais lineares instaladas na base da torre. Os carregamentos aleatórios são devidos à ação do vento sobre as pás da turbina. As simetrias envolvidas permitem que a torre seja modelada como quatro elementos estruturais distintos e superpostos: uma viga com movimento espacial (dois movimentos laterais independentes), um eixo (movimento de torção) e uma barra (movimento axial). Elementos finitos são utilizados para a aproximação da dinâmica da torre, sendo então construído um modelo reduzido, utilizando uma base de dimensão finita com autovetores da estrutura. Os demais componentes da turbina, nacele, eixo e pás são modelados como corpos rígidos. Todos os componentes são agrupados e para modelar seus vínculos são impostas equações de restrição. Um algoritmo baseado no método de Newmark foi desenvolvido para integrar o sistema de equações no tempo. Velocidades, acelerações, forças e torques são obtidos para diversas configurações. / [en] This thesis presents a dynamic analysis of a three-blade wind turbine with tubular cross section under deterministic and stochastic concentrated and distributed loads including those caused by wind and by sea currents. Variations in soil conditions are allowed, being modeled as linear axial and torsional springs installed at the base of the tower. The random loading is due to the action of the wind on the turbine blades. The symmetries involved allow the tower to be modeled as having four separated and superimposed structural behaviors: a beaming spatial (lateral motion), a shaft (torsional) motion and a bar (axial) motion. Finite elements are used for approximating the dynamic of the tower and then a reduced model is constructed using a basis of finite dimension of the structure eigenvectors. The other turbine components, namely, the nacelle, the shaft and the blades are modeled as rigid bodies whose links are imposed by constraints functions. An algorithm based on Newmark method was developed to integrate the system of equations in time. Velocities, accelerations, forces and torques as well as the resulting stresses are obtained for several configurations.