O objetivo deste trabalho é estudar os efeitos não lineares que resultam na dinâmica de um dímero rígido e amortecido, provido de rotação deslizando sobre um substrato periódico unidimensional. Simulações numéricas são realizadas para dinâmicas com amortecimento nos graus de liberdade translacional e rotacional, para lançamentos do dímero com velocidades translacionais finitas (estado transiente); com o dímero sujeito a uma força externa aplicada na coordenada do centro de massa e com temperaturas finitas (estado estacionário). As equações de movimento descritas em coordenadas de centro de massa e rotacional são caracterizadas por um acoplamento roto-translacional, este que é ativado em regimes distintos durante o deslizamento do dímero, resultando em transferências de energia entre suas coordenadas. A motivação deste estudo é tentar compreender os efeitos rotacionais emergentes na dinâmica do menor objeto possível que seja capaz de rotar, de forma a possibilitar simples contribuições para o entendimento da origem do atrito em escalas nanométricas. No estado de transiente foi possível obter soluções analíticas para os diferentes regimes da velocidade do centro de massa do dímero, bem como uma compreensão extensiva de sua dinâmica, realizada através de um estudo sobre o comportamento geral de sua inclinação angular e com comparações instrutivas com trabalhos anteriores realizados com um dímero vibrante. No estado estacionário foi possível determinar o comportamento no limiar de deslizamento (atrito estático) através do seu estudo como função da inclinação angular inicial. Três diferentes dinâmicas surgem neste estado, uma relacionada com um adátomo, outra com caráter pendular, e a última em que o dímero é capaz de deslizar realizando rotações completas. Nas três dinâmicas surgem efeitos não lineares, sendo que nas duas últimas acontece devido ao acoplamento rototranslacional, em que a natureza das dinâmicas são qualitativamente compreendidas através de uma análise do potencial efetivo como função da inclinação angular. Argumentos e considerações concisas são desenvolvidas com o âmbito de se formular simples expressões aproximadas que predizem com eficácia alguns dos limites que foram previstos. Também foi estudado o efeito da inclusão de temperaturas finitas no sistema, resultando numa atenuação no efeito não linear. / The aim of this work is to study the effects of rotation of the non linear friction of a damped dimer sliding on a 1D periodic substrate. Numerical simulations are performed with: a damping in the translational and rotational coordinate, throwing the dimer with a finite initial translational velocity (transient state); with the dimer subjected to an external force applied in the center of mass coordinate and with finite temperatures (steady state). The equations of motion in terms of center of mass and rotational coordinate show a rototranslational coupling, whose is activated for distinct regimes while the dimer is sliding, resulting in an energy transfer between the coordinates. The motivation of this work is to understand the rotational effects that emerges from the dynamics of the smallest object that can rotate, in order to achieve simple contributions to the understanding of the friction origin in nanometric scale. The first system was the transient state, and we were able to obtain analytical solutions of the center of mass velocity while the dimer is sliding in the three distinct regimes that arise. As well as an extensive comprehension of this dynamics, performed by studying the whole behavior of the angular inclination and instructive comparisons with the vibrating dimer. In the steady state system, an analysis of the behavior of the dimer at the threshold sliding (static friction) as function of the angular inclination allowed a complete understanding of the threshold effects. Three distinct dynamics arise from this state, one related to the adatom, another with a pendulous nature, and the last with the dimer performing complete rotations while is sliding. Non linear effects arise from the thee dynamics, for the two former cases the effects arise from roto-translational coupling, which are qualitatively understood by analysing the effective potential as function of the angular inclinations. Reasonable and proper arguments are developed aiming to construct simple and approximated expressions that predict with good efficiency some of the limit parameters values, that describes the transitions between different dynamics. Also, numerical simulations performed with finite temperature shows an attenuation in the non linear effects.

A participação dos usuários tem sido cada vez mais efetiva e necessária na elaboração de diversos modelos decisórios, bem como na definição de requisitos de sistemas de informação. Uma forma de intensificar a participação e contribuição dos usuários na engenharia de sistemas é a utilização de JAD (Joint Application Design) para o projeto em grupo de sistemas de informação. Através de técnicas de dinâmica de grupo e de ferramentas estruturadas, busca-se uma especificação de requisitos, elaborada pelos usuários, em padrões que permitam a comunicação mais formalizada destes com a equipe de desenvolvimento. Apesar da evolução das ferramentas de automação da engenharia de sistemas (CASE) e dos sistemas de apoio à decisão para grupos (SADG), não se verifica a existência de proposta específica para o suporte ao trabalho em grupo de especificação de requisitos de sistemas. Neste trabalho, a partir da observação da prática de desenvolvimento de sistemas baseada no uso de JAD, da análise das características de sistemas de suporte ao trabalho em grupo e de ferramentas de automação do desenvolvimento de sistemas, apresenta-se a especificação dos requisitos de um sistema de computação destinado ao apoio e coordenação a trabalhos de projeto em grupo de sistemas de informação. / The participation of the users has been progressively more effective and necessary to the development of decision models, as well as to the definition of the requirements of information systems. One way to intensify the users participation and contribution to systems engineering is the utilization of JAD (Joint Application Design) in the group process of systems design. Through group techniques and structured tools, it is searched the requirements specification, defined by the users, in such a way to allow more formal communication among them and the systems engineering staff. Despite the evolution of Computer Aided Software Engineering (CASE) and Group Decision Support Systems (GDSS) tools, there is no specific proposal to support group work in systems requirements specification. In this work, from the observation of JAD use in systems development, the analysis of the characteristics of group support systems and CASE tools, it is presented the requirements specification of a computer system to support and coordinate group work in the design of information systems.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina. Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2012-10-16T02:22:38Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T16:11:36Z : No. of bitstreams: 1 88958.pdf: 2206569 bytes, checksum: df071f50f847bfc83da76246ee3e71b8 (MD5) / Inicialmente é feito uma revisão dos fundamentos do comportamento dinâmico do comando e do controle de sistemas físicos. Apresenta-se o comando numérico como um sistema que tem sob seu controle um ou mais posicionadores, apresentados como células básicas de todos os sistemas. A seguir são abordados os componentes mecânicos de posicionadores, classificados em grupos funcionais. São estudados os parâmetros que influenciam o comportamento dinâmico do posicionador, e estabelecidas recomendações orientativas a seleção e/ou projeto de componentes mecânicos com vistas ao comportamento dinâmico ótimo. Também são abordados os acionamentos eletromecânicos para posicionadores, com enfoque em seu comportamento dinâmico. São apresentadosos principais erros de trajetória que podem surgir em posicionadores que tem origem no sistema de controle. São apresentadas formas de minimizá-los ou eliminá-los. Por fim são apresentadas propostas de medição que podem ser realizadas em posicionadores, com vistas a determinação experimental de seus parâmetros e de seu comportamento dinâmico. Através destes ensaios pode-se proceder a otimização do comportamento dinâmico de posicionadores.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T00:46:20Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T21:36:29Z : No. of bitstreams: 1 138052.pdf: 3385509 bytes, checksum: 8a01880c22fb1f94d85fb21902e95f63 (MD5)

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T11:24:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T17:29:36Z : No. of bitstreams: 1 170004.pdf: 22119679 bytes, checksum: 5481d684f5c755a620ed7987cebf82b4 (MD5) / Apresenta-se um método para a síntese coordenada e simultânea de Estabilizadores de Sistemas de Potência de sistemas multimáquinas, empregando duas técnicas de algoritmo genético e cálculo de autovalores, com utilização de processamento seqüencial e processamento paralelo. O estabilizador é sintetizado supondo conhecidos os pólos de sua função de transferência, obtendo-se os ganhos e os zeros dos conjuntos de avanço-atraso de fase. Os sinais de entrada do estabilizador são o de velocidade e de potência elétrica. O objetivo é obter ajustes dos estabilizadores que garantam um amortecimento mínimo das oscilações eletromecânicas para uma diversidade de condições operativas. O problema de ajuste dos parâmetros dos estabilizadores que estabilizam simultaneamente todos os geradores do sistema é convertido em um problema de otimização que é resolvido com o auxílio de algoritmos genéticos, que empregam por sua vez uma função objetivo baseada no cálculo dos autovalores do sistema. O resultado do algoritmo genético é um conjunto de parâmetros ótimos que assegura um adequado desempenho dinâmico do sistema para as prováveis condições operativas. A verificação final é feita através de simulações digitais não-lineares. Os resultados obtidos são satisfatórios, com elevado nível de amortecimento das oscilações eletromecânicas e obtendo-se elevados ganhos na utilização da computação paralela.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T03:59:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 292184.pdf: 8254936 bytes, checksum: acd9bf3e8c6ec41c0e29b20934d35867 (MD5) / O presente trabalho visa o estudo e validação de modelos numéricos que permitam avaliar o escoamento no interior de distribuidores de lingotamento contínuo dado um conjunto de configurações de modificadores de fluxo - inibidores, diques, barreiras e injeção de gás. O objetivo é desenvolver através da simulação numérica, novas metodologias que auxiliem ao projeto e à predição do desempenho dos produtos refratários desenvolvidos na empresa Magnesita. Para o estudo numérico foi empregado o pacote comercial ANSYS CFX®. O CFX é um código de Dinâmica dos Fluidos Computacional, desenvolvido pela empresa ANSYS, Inc., baseado na técnica dos volumes finitos baseados em elementos, que utiliza um solver acoplado. Para a modelagem do escoamento no interior do distribuidor, iniciaram-se as atividades realizando validações entre o modelo numérico desenvolvido e modelos físicos para configurações com barreiras e inibidores de turbulência. Dessa forma, nessa primeira etapa foi considerado um escoamento monofásico de água, tridimensional, permanente e turbulento. A validação é realizada comparando as curvas de Distribuição de Tempos de Residência, calculadas através da injeção e monitoramento da concentração de um traçador no interior do distribuidor, e de volumes e tempos característicos. Na sequência, avaliou-se o escoamento multifásico, considerando assim a injeção de gás no interior do distribuidor. Nessa etapa foram considerados não somente as curvas características, mas também uma validação em relação à remoção de inclusões no distribuidor através da formulação Lagrangeana. O trabalho transfere, em termos de metodologia numérica, importante tecnologia para as indústrias que fabricam distribuidores empregados em lingotamento contínuo. / This work presents a study and numerical models validation that permits evaluate the flow inside a tundish configuration implemented by flow modifiers. The goal is to use the computational simulation to develop new approaches that help to design and increase the performance of the refractory products developed in the company Magnesita. The numerical models have been performed with the help of the commercial CFD code ANSYS CFX®, which employs the Element Based Finite Volume Method to solve the conservation equations in the proper domain. At the first step, it was performed the validation among numerical and experimental results for a tundish composed with dams and turbulence inhibitors, considering a single-phase flow of water, three dimensional, permanent and turbulent model. The model has been validated through a comparison of the Residence Time Distribution, the volumes and times characteristics. In a second step, a multiphase flow computational model of gas injection inside a tundish has been developed and validated with experimental data. The model has been validated through a comparison of Residence Time Distribution and inclusion removal analysis through the Lagrangian formulation with experimental measurements. The work provides an important technology in terms of numerical methodology in the tundish projects.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2012-10-23T15:18:48Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O presente trabalho apresenta uma análise de dois sistemas de bombeamento de óleo para compressores herméticos alternativos para refrigeração doméstica produzidos pela EMBRACO. O primeiro sistema é baseado em uma bomba espiral, enquanto que o segundo é baseado em uma bomba centrífuga. Ambos os sistemas também possuem um canal de alimentação espiral na parte final do sistema. Nas duas análises, optou-se pela formulação de modelos simplificados para estudar a dinâmica do óleo nos sistemas de bombeamento, uma vez que a utilização exclusiva de programas comerciais de CFD resultaria em custos computacionais proibitivos. Principalmente porque estes modelos de escoamento de óleo devem, futuramente, serem utilizados em conjunto algoritmos de otimização da geometria do sistema de bombeamento. Os sistemas de bombeamento para cada compressor foram divididos em duas partes, a bomba e o canal do eixo, modeladas separadamente. O canal do eixo, de geometria comum aos dois compressores, foi resolvido com base em um modelo diferencial para o escoamento laminar plenamente desenvolvido em um parafuso de extrusão (Campbell et alli, 1992; Li e Hsieh, 1996). Uma formulação semelhante foi proposta para a bomba espiral do compressor. Ambas as formulações foram resolvidas analiticamente a partir da Técnica da Transformação Integral Generalizada (TTIG). A bomba centrífuga foi modelada considerando a existência de um escoamento bifásico em regime estratificado no interior do canal da bomba. O modelo foi resolvido de maneira híbrida, isto é, parte analiticamente e parte numericamente. Nos modelos para os dois sistemas de bombeamento, a vazão de óleo foi calculada a partir de um algoritmo computacional que emprega o método da bisseção para acoplar a vazão de óleo e a queda de pressão na bomba e no canal do eixo, respectivamente. As soluções para o escoamento nos sistemas de bombeamento de óleo foram validadas a partir de dados experimentais obtidos na EMBRACO e de simulações em CFD. Uma vez validados, os modelos foram utilizados em conjunto com programas comerciais de otimização para a obtenção de geometrias que resultassem em um melhor desempenho da vazão de óleo nos dois sistemas de bombeamento. No caso do sistema de bomba espiral, um aumento na vazão de óleo de cerca de 30% foi obtido com a otimização da geometria do sistema de bombeamento.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T20:57:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 249169.pdf: 2873151 bytes, checksum: 549a4b296a97a127c88daa16977b3f71 (MD5) / De acordo com o relatório publicado pelo Intergovernmental Panel on Climate Change em 2007, a atividade industrial é a principal responsável pelo aquecimento do planeta Terra. Nas últimas décadas, a indústria de refrigeração e ar condicionado tem sido pressionada quanto ao uso de fluidos refrigerantes sintéticos através dos protocolos de Montreal e de Kyoto. Soluções de longo prazo têm sido avaliadas, o que inclui o uso de refrigerantes naturais. Neste contexto, o dióxido de carbono (CO2, R-744) ressurgiu como um candidato em potencial, já que é uma substância natural, estável, atóxica, não inflamável, e com potencial de aquecimento global relativamente baixo. Embora existam vários exemplos de sistemas comerciais de refrigeração a base de CO2 que empregam tubos capilares como dispositivo de expansão, pouco tem sido estudado a esse respeito. Para preencher essa lacuna, o presente trabalho se propõe a caracterizar o escoamento transcrítico de R-744 através de tubos capilares adiabáticos. Para tanto, uma bancada experimental foi especialmente projetada e construída. Os ensaios experimentais foram planejados estatisticamente com o objetivo de extrair o máximo de informações de um número mínimo de experimentos. Dois modelos, um diferencial e outro algébrico, foram também desenvolvidos para simular o escoamento de CO2 em tubos capilares adiabáticos. No primeiro, as equações da conservação da massa, da energia e da quantidade de movimento foram resolvidas numericamente ao longo do escoamento empregando-se um procedimento iterativo de cálculo para estimar a vazão mássica de refrigerante. No segundo, a equação do movimento foi integrada analiticamente ao longo de uma linha isentálpica, dando origem a uma equação algébrica para computar a vazão mássica de CO2. Os dois modelos foram validados contra dados experimentais, mostrando-se capazes de prever mais de 90% dos pontos experimentais com erros na faixa de ±10%. Uma análise de sensibilidade explorando os efeitos das condições geométricas e de operação sobre a vazão mássica de CO2 foi também realizada.

Orientador: Alexandre Fontes da Fonseca / Banca: Fernando Sato / Banca: Francisco Carlos Lavarda / O programa de Pós Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, PosMat, tem caráter institucional e integra as atividades de pesquisa em materiais de diversos campi / Resumo: As propriedades especiais dos nanotubos de carbono (CNTs) inspiraram pesquisadores em diversas aplicações tecnológicas. Diversos produtos macroscópicos que são feitos ou contém nanotubos de carbono já existem como raquetes de tênis, tacos de beisebol, quadros de bicicletas, pás de turbinas eólicas e cascos de embarcações. A fim de de obter mais conhecimento sobre o comportamento desses produtos e materiais, seja para o desenvolvimento de novas aplicações ou melhorar as já existentes, é importante continuar investigação das propriedades físicas individuais dos nanotubos de carbono. Neste trabalho, utilizando ferramentas de simulação de dinâmica molecular, apresentamos os resultados para o coeficiente de expansão térmica de três nanotubos de carbono de duas camadas (DWCNTs "Double Walled (CNTs") (5,5)@(10,10), sem e com defeitos. Os defeitos considerados nesse estudo são de dois tipos: átomos de carbono intersticial e ligações do tipo sp entre as camadas. Validamos nossos métodos calculando o coeficiente de expansão térmica do nanotubo de carbono de uma camada (SWCNT "Single Walled CNT") (10,10) e comparando os resultados com os presentes na literatura. Nós mostramos que os defeitos reduzem, em módulo, o coeficiente de expansão térmica do (5,5)@(10,10) DWCNT. Discutimos esse resultado em comparação com o valor do coeficiente de expansão térmica do diamante / Abstract: The special properties of carbon nanotubes (NTs) have inspired researchers in many technological applications. Examples of macroscopic products that contain or are made of CNTs are tennis rackets, baseball bats, bicycle frames, ligthweiht wind turbine blades and boat hulls. In order to get more knowledge about the behavior of these products and materials, either to develop new applications or improve the actual ones, it is important to investigate the physical properties of individual CNTs in diverse situations. In this work, using tools of molecular dynamics simulations, we present three results for the coefficient of thermal expansion of the Double Walled CNTs (DWCNTs) (5.5)@(10,10) with and without defects. The types of defects considered here are carbon atoms at interstitial sites and sp connections between the walls of the (5,5)@(10,10) DWCNT. Our methods are, first, validate by the calculation of the coefficient of thermal expansion of the Single Walled CNT (SWCNT) (10,10) and the camparison of the result with that from the literature. We show that the coefficient of thermal expansion of the (5,5)@(10,10) DWCNT. This result is discussed in terms of the coefficient of thermal expansion of the diamond / Mestre

Orientador: Pablo Antonio Venegas Urenda / Banca: André Luiz Malvezzi / Banca: Rafael Zadorosny / O Programa de Pós Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, PosMat, tem caráter instituciona e integra as atividades de pesquisa em materiais de diversos campi / Resumo: No trabalho de pesquisa dapresentado nesta dissertação, simulamos o comportamento dinâmico de vórtices magnéticos em fitas supercondutoras do tipo II. Consideramos tais fitas bidimensionais, com comprimento infinito, centro de pinnings distribuídos de maneira aleatória e com simetrias e Kagomé e submetidas a um campo magnético perpendicular ao seu plano. Os cálculos foram realizados para diversas larguras de fita, buscando estudar os efeitos de tamanhos nas propriedades dinâmicas dos vórtices. Nosso sistema foi descrito por um conjunto de equações de Langevin que foram resolvidas numericamente. Utilizando técnicas de dinâmica molecular obtivemos a evolução temporal das posições dos vórtices, o que nos permitiu analisar a média temporal das velocidades e da resistência diferencial em função da força de transporte aplicada. Para implementar os cálculos de dinâmica molecular, usamos o método de Simulated Annealing para encontrar os valores de campo magnético e as posições mais estáveis para cada densidade de vórtices considerada na simulação. Constatamos que, assim como em filmes infinitos, a rede hexagonal de pinnings apresentou valores de forças críticas superiores ao da distribuição aleatória de pinnings. Entretanto, para fitas supercondutoras, a diferença entre as duas redes é muito menor do que para sistemas infinitos, devido à perda de comensurabilidade da rede hexagonal causada pelos efeitos de tamanho. Em contrapartida, pequenas deformações geométricas na rede hexagonal de pinnings permitiram um maior grau de comensurabilidade, e consequentemente, um aumento drástico nas correntes críticas. Observamos que além dos efeitos de tamanho, os efeitos de pinnings também alteram a densidade de vórtices presente na fita supercondutora, influenciando diretamente nos efeitos de comensurabilidade e nos valores de forças críticas / Abstract: No trabalho de pesquisa apresentado nesta disssertação, simulamos o comportamento dinâmico de vórtices magnéticos em fitas supercondutoras do tipo II. Consideramos tais fitas bidimensionais, com comprimento infinito, centros de pinnings distribuídos de maneira aleatória e com simetrais hexagonal e kagomé e submetidas a um campo magnético perpendicular ao seu plano. Os cálculos foram realizados para diversas larguras de fita, buscando estudar os efeitos de tamanhos nas propriedades dinâmicas dos vórtices. Nosso sistema foi descrito por um conjunto de equações de Langevin que foram resolvidas numericamente. Utilizando técnicas de dinâmica molecular obtivemos a evolução temporal das posições dos vórtices, o que nos permitiu analisar a média temporal das velocidades e da resistência diferencial em função da força de transporte aplicada. Para implementar os cálculos de dinâmica molecular, usamos o método de Simulated Annealing para encontrar os valores dos campos magnético e as posições mais estáveis para cada densidade de vórtices considerada na simulação. Constatamo que, assim como em filmes infinitos, a rede hexagonal de pinnings apresentou valores de forças críticas superiores ao da distribuição de pinnings. Entretanto, para fitas supercondutoras, a diferença entre as duas redes é muito menor do que para sistemas infinitos, devido à perda de comensurabilidade da rede hexagonal causada pelos efeitos de tamanho. Em contrapartida, pequenas deformações geométricas na rede hexagonal de pinnings permitiram um maior grau de comensurabilidade, e consequentemente, um aumento drástico nas correntes críticas. Observamos que além dos efeitos de tamanho, os efeitos de pinnings também alteram a densidade de vórtices presente na fita supercondutora, influenciando diretamente nos efeitos de comensurabilidade e nos valores de forças críticas / Mestre