Orientador : Hugo Enrique Hernandez Figueroa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-28T01:30:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Socas_JoaoTadeuStrugo_M.pdf: 558952 bytes, checksum: e60bb8b29733a6d7952fbca94a8b31df (MD5) Previous issue date: 2000 / Mestrado

Orientador : Francisco Antonio Menezes / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil / Made available in DSpace on 2018-07-28T22:37:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Paccola_RodrigoRibeiro_M.pdf: 3693679 bytes, checksum: 6530530993599da0ea92ede323fd8ab4 (MD5) Previous issue date: 2001 / Mestrado

A análise da iteração solo-estrutura em fundações é um importante campo de pesquisa que ainda tem um grande progresso a ser feito. No presente trabalho foi desenvolvido um programa computacional para a análise da interação solo-estrutura de fundações de concreto armado. Este tema abrange duas áreas da engenharia civil: estruturas e geotecnia. O método dos elementos finitos foi usado no trabalho na seqüência para resolver o problema considerando estado plano de defonnação e comportamento elastoplásti.co dos materiais estudados (solo, concreto e aço). A linguagem de programação MATLAB foi usada em toda esta pesquisa como alternativa ao FORTRAN. O MATLAB foi escolhido uma vez que é uma linguagem de programação que permite facilmente construir uma interfàce de pré e pósprocessamento amigável. Os passos para a solução completa do problema foram os seguintes: Primeiramente um programa foi desenvolvido considerando o comportamento elastoplástico com critérios de plastificação e ruptura específicos para o concreto e solo. Soluções analíticas fechadas foram usadas para checar a precisão do programa. O segundo passo foi a introdução do reforço de aço no concreto por meio de um modelo para armaduras. Logo após, um modelo de fissuras para o concreto 1racionado foi in1roduzido no programa. Na seqüência o programa de pré e pós-processamento foi desenvolvido para gerar a malha de elementos finitos (pré-processamento), distribuição tensões e deformações, mapa de fissuras, etc (pósprocessamento). Finalmente, os parâme1ros constitutivos do solo, concreto e aço foram calibrados e várias situações reais de interação do solo-concreto de fundações de concreto armado foram simuladas. Nesta dissertação são encontrados resultados para as pressões de contato sapata-solo. Diferentes diagramas de tensões de interfàce foram obtidos em função rigidez relativa do elemento estrutural de concreto armado-solo. Na análise mnnérica, rigidez relativa desempenhou uma relevante função no comportamento mecânico do elemento estrutural de concreto armado (sapata) e da base de assentamento (solo), uma vez ruptura em ambos os casos esteve diretamente relacionada a esta grandeza. São encon1rados, em função da rigidez relativa, resultados indicativos dos modos de falha da fundação, excessiva plastificação do solo em fundações com rigidez relativa alta, e a plastificação armaduras, esmagamento do concreto, formação de fissuras, bielas e confinamento concreto para fundações de rigidez relativa baixa. Na análise numérica, obteve-se resultados importantes com relação ao projeto de fundações. Estes resultados foram cOnITontadoscom normas, destacando-se as discordâncias com relação às recomendações da nonna brasileira Projeto e Execução de Fundações" NBR-6122 (1996) para os diagramas de tensões interface sapata-solo usados no dimensionamento de fundações de concreto armado.

Submitted by Almir Azevedo (barbio1313@gmail.com) on 2013-11-04T17:42:53Z No. of bitstreams: 1 dissertacao_mestrado_ien_2013_07.pdf: 2195595 bytes, checksum: cd3bc8ec1ed139577c939ef3ad656a75 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-11-04T17:42:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao_mestrado_ien_2013_07.pdf: 2195595 bytes, checksum: cd3bc8ec1ed139577c939ef3ad656a75 (MD5) / O objetivo principal deste trabalho é simular campos eletromagnéticos utilizando o Método dos Elementos Finitos. Mesmo nos casos mais acadêmicos de simulação numérica da eletrostática e da magnetostática dificuldades aparecem quando o elemento finito nodal é utilizado. A modelagem de campos vetoriais com funções escalares, principalmente em materiais heterogêneos, podem não apresentar os melhores resultados. Com o objetivo de resolver estes problemas, dois tipos de técnicas são experimentadas: o uso de remalhagem adaptativa para elementos finitos nodais e a utilização de elemento finito de aresta que assegura a continuidade dos componentes tangenciais. Na análise numérica são abordados alguns problemas eletromagnéticos simples tais como os guias de onda imersos em materiais homogêneos e heterogêneos, materiais ferromagnéticos submetidos a uma densidade de campo magnética constante ou ainda sujeitos a uma densidade de corrente. No caso dos guias de onda, os campos são discretizados utilizando o método dos elementos finitos nodais e de arestas enquanto nos outros utiliza-se unicamente o elemento nodal. Aborda-se também a possibilidade de utilização da remalhagem adaptativa baseada em vários indicadores de erro.

Submitted by Almir Azevedo (barbio1313@gmail.com) on 2013-11-29T12:18:56Z No. of bitstreams: 1 dissertacao_mestrado_ien_2011_02.pdf: 1309406 bytes, checksum: eb6e6f8e4381abffd62737939fa49e80 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-11-29T12:18:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao_mestrado_ien_2011_02.pdf: 1309406 bytes, checksum: eb6e6f8e4381abffd62737939fa49e80 (MD5) Previous issue date: 2011 / Com os problemas de aquecimento global e a busca por fontes energéticas limpas, o aumento do emprego de energia nuclear é esperado. Assim, o desenvolvimento de tecnologias e estudos científicos para o uso de usinas nucleares é imprescindível, em particular na área de engenharia de reatores. No desenvolvimento de reatores nucleares, a mecânica de fluidos e a transferência de calor assumem papel de destaque. A fluidodinâmica computacional computacional, conhecida como CFD a partir da sigla em Inglês para Computational Fluid Dynamics, é cada vez mais utilizada para otimizar os custos e a segurança dos projetos. Esta dissertação apresenta um método estabilizado de elementos finitos de segunda ordem para a solução de problemas de mecânica de fluidos e transferência de calor. A discretização com segunda ordem no tempo precede a discretização espacial com elementos finitos. Os termos de estabilização surgem naturalmente do processo de discretização, ao invés de serem introduzidos a priori na formulação variacional. O método foi implementado no programa ´ns_new_solver_2d_a_v2_MPI´, escrito em FORTRAN90, desenvolvido no Laboratório de Computação Paralela do Instituto de Engenharia Nuclear (LCP/IEN). Soluções numéricas de alguns exemplos representativos, envolvendo convecção natural, mista e forçada, demonstram que a formulação estabilizada proposta neste trabalho apresenta excelente concordância com resultados experimentais e computacionais disponíveis na literatura.

Submitted by Almir Azevedo (barbio1313@gmail.com) on 2013-12-04T16:28:53Z No. of bitstreams: 1 dissertacao_mestrado_ien_2012_04.pdf: 1243436 bytes, checksum: 21cec8dd642d8b383ba937a9564db564 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-12-04T16:28:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao_mestrado_ien_2012_04.pdf: 1243436 bytes, checksum: 21cec8dd642d8b383ba937a9564db564 (MD5) Previous issue date: 2012 / O presente trabalho propõe-se a apresentar um método de análise dos limites termohidráulicos de um reator PWR típico através da resolução numérica das equações de transferência de calor aplicado a varetas combustível. Os limites termo-hidráulicos estudados são a temperatura limite do combustível e o DNBR mínimo do projeto. A resolução numérica foi feita através do método de elementos finitos por um código computacional, escrito em linguagem Fortran, gerado especificamente para esse fim e que utiliza o programa GID para a geração da malha de entrada e as saídas gráficas. O Método de Newton-Raphson foi usado neste trabalho para encontrar o valor de parâmetros que otimizem o nível de potência, fazendo com que a temperatura do combustível e o DNBR mínimo alcancem os limites de projeto. A validação foi feita comparando-se os resultados gerados pelo código computacional com os resultados analíticos encontrados no livro de Todreas e Kazimi para varetas concêntricas ao revestimento e com os resultados analíticos encontrados por Nijsing para varetas excêntricas ao revestimento. Foram feitas simulações para estudos de casos onde houve variações na temperatura limite de projeto, na excentricidade das pastilhas combustível, no perfil de distribuição de potência, na vazão mássica e na correlação de DNBR. Esses estudos serviram para verificar a melhor condição de funcionamento do reator considerando as características analisadas. / This study aims to present a method of analysis of thermal hydraulic limits of a typical PWR reactor through numerical solution of the equations of heat transfer applied to the fuel rods. The limits thermo-hydraulic studied are the temperature limit of the fuel and the minimum DNBR project. The numerical solution was performed using the finite element method for a computer code written in Fortran, generated specifically for that purpose and that the program uses GID to mesh generation for input and graphical output. The Newton- Raphson method was used in this work to find the value of parameters that optimize the distribution of power, causing the fuel temperature and minimum DNBR reach the design limits. The validation was performed by comparing the results generated by the computer code with the analytical results found in the book of Todres Kazimi and sticks to the coating and concentric with the analytical results found by Nijsing eccentric rods to the finish. Simulations were made for case studies where there were variations in the temperature range of design, the eccentricity of the fuel pellets, the profile of power distribution, the mass flow rate and correlation of DNBR. These studies served to determine the best operating condition of the reactor considering the characteristics analyzed.

Submitted by Almir Azevedo (barbio1313@gmail.com) on 2013-12-09T12:44:21Z No. of bitstreams: 1 dissertacao_mestrado_ien_2010_02.pdf: 4504821 bytes, checksum: 7805c686fa12fb269985ec56ad47ddd7 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-12-09T12:44:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao_mestrado_ien_2010_02.pdf: 4504821 bytes, checksum: 7805c686fa12fb269985ec56ad47ddd7 (MD5) Previous issue date: 2010 / Este trabalho propõe-se ao desenvolvimento de um método de resolução de equações de transferência de calor aplicado em varetas combustíveis utilizando o método dos elementos finitos, com a finalidade de se avaliar o desempenho e a segurança deste sistema nuclear. Foi elaborado em Fortran um programa para avaliar as equações que governam o problema, as condições de contorno e aplicar as propriedades dos materiais em regime permanente. Este programa utiliza a geração da malha de entrada e as saídas gráficas geradas pelo programa GID. O método desenvolvido foi validado em relação à solução analítica encontrada no livro de Todreas e Kazimi com erro inferior a 0,2% e com relação à solução analítica aprimorada de Nijsing para vareta axissimétrica e com excentricidade com erro inferior a 3,6%. Foram desenvolvidas aplicações com a utilização de correlações para propriedades com dependência da temperatura na resolução de vareta axissimétrica e na resolução de uma vareta com excentricidade. O método desenvolvido, caso venha a ser implementado, permitirá a avaliação de varetas combustíveis nas situações apresentadas e em outros cenários, além de agregar uma ferramenta de valor substancial na análise de varetas. / This work proposes the development of a method of solving equations of heat transfer applied in fuel rods using the finite element method, in order to evaluate the performance and safety of the nuclear system. Was prepared in a Fortran program to evaluate the equations governing the problem, the boundary conditions and apply the properties of materials on a steady state. This program uses the mesh generation input and graphical output generated by the program GID. The method was validated against the analytical solution found in the book Todreas and Kazimi with error less than 0.2% and with respect to the improved analytical solution of Nijsing for axisymmetry rod and eccentricity rod with error less than a 3.6%. Applications have been developed with the use of correlations for properties with the temperature dependence of resolution axisymmetry rod and the resolution of a rod with eccentricity. The method developed, should it be implemented, would allow the assessment of fuel rods in the given situations and other scenarios, as well as adding a tool of substantial value in the analysis of rods.

Submitted by Almir Azevedo (barbio1313@gmail.com) on 2014-01-14T13:39:42Z No. of bitstreams: 1 dissertacao_mestrado_ien_2009_02.pdf: 632144 bytes, checksum: 79037c1270650f7937d6ef833cca313c (MD5) / Made available in DSpace on 2014-01-14T13:39:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao_mestrado_ien_2009_02.pdf: 632144 bytes, checksum: 79037c1270650f7937d6ef833cca313c (MD5) Previous issue date: 2009 / Este trabalho apresenta os resultados de uma análise de estabilidade do fenômeno de circulação natural monofásica unidimensional em um circuito fechado, através de uma simulação computacional com o método de elementos finitos. Para isso utilizaremos as equações de Navier-Stokes em coordenadas cartesianas para os balanços de massa, momento e uma equação de energia. Esta formulação foi implementada em um código computacional, originalmente desenvolvido no Instituto de Engenharia Nuclear(IEN-CNEN) estando o mesmo disponível para futuras análises e projetos de usinas nucleares. / This work presents the results obtained from the analysis of stability of the phenomenon of the natural circulation for one-dimension single-phase flow in a closed loop, by a computer program with the method of finite element. The Navier-Stokes equations in cartesian geometry were used for the balance of mass, momentum and one equation for energy. The formulation has been implemented in a computer code developed at the Nuclear Engineering Institute(IEN-CNEN) and is now available either for futures analysis or design of nuclear systems.

Submitted by Almir Azevedo (barbio1313@gmail.com) on 2014-01-15T12:55:03Z No. of bitstreams: 1 dissertacao_mestrado_ien_2008_05.pdf: 625292 bytes, checksum: af61d21b3c0fe704f4591e7a91ff3189 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-01-15T12:55:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao_mestrado_ien_2008_05.pdf: 625292 bytes, checksum: af61d21b3c0fe704f4591e7a91ff3189 (MD5) Previous issue date: 2008 / O consumo energético mundial tem aumentado muito ao longo dos anos e incentivado pesquisas em novas tecnologias. Paralelamente a este crescimento, a energia nuclear tem se tornado uma alternativa para suprir a demanda energética em escala industrial. Visando o melhor entendimento e facilidade da análise das usinas nucleares, técnicas modernas de simulação computacional de problemas de mecânica de fluidos e de transferência de calor vem ganhando cada vez maior importância. Um grande número de problemas encontrados na engenharia de reatores nucleares pode ser tratado com a hipótese de simetria axial. Por esta razão, neste trabalho foi desenvolvida e testada uma formulação de elementos finitos para solução das equações de Navier-Stokes e de energia em simetria axial. A formulação foi implementada no programa NS_SOLVER_MPI_2D_A, originalmente desenvolvido no Laboratório de Computação Paralela do Instituto de Engenharia Nuclear (LCP/IEN), encontrando-se disponível para estudos de análise de segurança e de projeto de sistemas nucleares. / The world energy consumption has been increasing strongly in recent years. Nuclear energy has been regarded as a suitable option to supply this growing energy demand in industrial scale. In view of the need of improving the understanding and capacity of analysis of nuclear power plants, modern simulation techniques for flow and heat transfer problems are gaining greater importance. A large number of problems found in nuclear reactor engineering can be dealt assuming axial symmetry. Thus, in this work a stabilized finite element formulation for the solution of the Navier-Stokes and energy equations for axyssimmetric problems have been developed and tested. The formulation has been implemented in the NS_SOLVER_MPI_2D_A program developed at the Parallel Computation Laboratory of the Instituto de Engenharia Nuclear (LCP/IEN) and is now available either for safety analysis or design of nuclear systems.

Submitted by Almir Azevedo (barbio1313@gmail.com) on 2015-10-15T18:08:01Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2015-10-15T18:08:01Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-06 / Este trabalho visa resolver numericamente as equações da cinética espacial unidimensional para dois grupos de energia e seis grupos de nêutrons precursores e dependência temporal dos parâmetros nucleares. Para resolver as equações da cinética espacial, aplica-se na discretização espacial o método dos elementos finitos e na discretização temporal, o método direto implícito de Euler. As concentrações de precursores são obtidas analiticamente, usando técnicas de integração. Uma vez estabelecida a solução das equações da cinética espacial, aplica-se essa solução a casos de referência para a validação da metodologia. Para o problema da difusão dinâmico e dependente do tempo é utilizado um modelo de reator tipo placa unidimensional com dois transientes: o primeiro com um aumento linear de 3% em 1 segundo na seção de choque de absorção. As soluções numéricas desses problemas foram obtidas utilizando o módulo CINE desenvolvido no programa MEF, utilizando elementos finitos unidimensionais quadráticos. Essas soluções foram comparadas com as soluções apresentadas na literatura, utilizando o método de diferença finita. Com isso, foi possível verificar a capacidade e a precisão do método dos elementos finitos.