Neste trabalho se propõe um avanço para a Técnica Transformada Integral Generalizada, GITT. O problema transformado, usualmente resolvido por subrotinas numéricas, é aqui abordado analiticamente fazendo-se uso da Transformada de Laplace. Para exemplificar o uso associado destas duas transformadas integrais, resolvem-se dois problemas. Um de concentração de poluentes na atmosfera e outro de convecção forçada com escoamento laminar, entre placas planas paralelas, com desenvolvimento simultâneo dos perfis térmico e hidrodinâmico. O primeiro é difusivo, transiente e com coeficientes variáveis. Sua solução é obtida de forma totalmente analítica. Além de mostrar o uso da técnica, este exemplo apesar de ter coeficientes variáveis, é resolvido com o auxílio de um problema de autovalores associado com coeficientes constantes. No segundo, obtém-se a solução da Equação da Energia analiticamente. Já a Equação da Conservação do Momentum é linearizada e resolvida de forma iterativa. A solução de cada iteração é obtida analiticamente.

Neste trabalho e apresentado um avanço na tecnica GILTT(Generalized Integral and Laplace Transform Technique) solucionando analiticamente um sistema de EDO's(Equações Diferenciais Ordinarias) de segunda ordem resultante da transformação pela GITT(Generalized Integral Transform Technique). Este tipo de problema usualmente aparece quando esta tecnica é aplicada na solução de problemas bidimensionais estacionários. A principal idéia consiste na redução de ordem do problema transformado em outro sistema de EDO's lineares de primeira ordem e a solução analítica deste problema, pela técnica da transformada de Laplace. Como exemplo de aplicação é resolvida a equação da energia linear bidimensional e estacionária. São apresentadas simulações numéricas e comparações com resultados disponíveis na literatura.

Neste trabalho apresentamos uma solução analítica para a equação de cinética unidimensional de difusão de nêutrons, para o modelo de dois grupos de energia, nas geometrias cartesiana e cilíndrica, pelo método espectral. A ideia básica desta metodologia consiste na expansão da solução para os fluxos de nêutrons rápido e térmico, assim como, a solução para as concentrações de precursores de nêutrons atrasados, em séries de autofunções adequadamente escolhidas para a geometria considerada, ou seja, funções seno para a cartesiana e Bessel para a cilíndrica. Dessa maneira, substituem-se estas expansões na equação de cinética, integrando a equação resultante multiplicada pelas autofunções apropriadas à geometria estudada e, ao usar a propriedade da ortogonalidade, obtemos uma equação diferencial matricial linear de primeira ordem com solução conhecida. Assim, ao lançar mão das autofunções adequadas, mostramos a generalidade desta metodologia para solução deste tipo de problema nas geometrias consideradas. Por fim, apresentamos simulações numéricas e comparações com resultados da literatura para os fluxos de nêutrons e concentrações de nêutrons atrasados. / In this work, we report an analytical solution for the kinetic onedimensional neutron di usion equation for the two-group energy model, in cartesian and cylindrical geometry, by the spectral method. The basic idea of the proposed methodology, relies on the expansion of the fast and thermal neutron uxes, as well, the delay neutron precursors concentrations, in a series of eigenfunctions, properly selected for the geometry considered, we mean sine functions for cartesian geometry and Bessel functions for cylindrical geometry. Replacing these expansions in the kinetic equation, taking moments and using the ortogonality property, we come out with a linear rst order matrix di erential equation with a well known solution. Actually, we have shown the generality of the proposed methodology to work out this kind of problem for the geometries considered using properly the eigenfunctions. Finally, we present numerical simulations and comparisons against literature results for the neutron uxes and delayed neutron precursors concentrations.

Neste trabalho apresentamos uma solução analítica para equações difusivas unidimensionais em geometria cilíndrica da Teoria geral de Perturbação em um cilindro homogêneo pela transformada de Hankel. Apresentamos soluções analíticas para o problema de fonte fixa. Resolvemos também um caso monoenergético em um cilindro heterogêneo utilizando uma fomulação recursiva e também usando a Transformada de Hankel. Foi obtida também uma solução analítica dependente do tempo utilizando a Transformada Finita de Hankel. Conhecendo o fluxo de nêutrons, exceto por constantes de integração aplicamos condições de contorno e de interface, após avaliar estas constantes de integração, obtemos a formulação final para o fluxo nestes casos. Os resultados obtidos neste trabalho foram comparados com a literatura, bem como algumas aproximações especificadas e devidamente explicadas ao longo deste. / In this work we present an analytical solution for the one-dimensional diffusion equation in cylindrical geometry from Perturbation Theory inside a homogeneous cylinder by the Hankel Transform. We present analytical solutions for fixed source problem. We solved also a monoenergetic case inside a heterogeneous cylinder using a recursive formulation together with the Hankel Transform. We obtained an analytical solution for the time-dependent diffusion equation using the Finite Hankel Transform. Once the flux of neutrons except for a constant of integration, we apply boundary and interface conditions. After evaluating this constants we obtain the final flux. The obtained results of this work are compared with the literature, as well as some specific approximations are explain throughout this work.

Existe um grande interesse no entendimento de escoamentos de fluidos não-Newtonianos através de contrações abruptas. Este interesse se origina na importância destes escoamentos em processos poliméricos e no freqüente uso do escoamento com contração abrupta como um problema teste para validação de métodos numéricos. As duas propriedades reológicas mais freqüentemente apontadas e estudadas nos fluidos não-Newtonianos são: a viscosidade dependente da taxa de cisalhamento e a natureza viscoelástica destes fluidos. O caráter viscoelástico do fluido é descrito pelo número de Deborah. Na sua definição usual, o número de Deborah envolve as propriedades elásticas do fluido, isto é, o coeficiente primário de tensão normal ou tempo de relaxação terminal originado dos experimentos com tensões de relaxação. Para caracterizar a viscosidade pseudoplástica dos fluidos não-Newtonianos, utiliza-se a equação viscosidade de Carreau, a qual emprega uma viscosidade para baixas taxas de cisalhamento, um tempo característico igual ao recíproco da taxa de cisalhamento na qual se dá o início da pseudoplasticidade, e a inclinação da região power-law da viscosidade para altas taxas de cisalhamento. Ao número de Deborah, pode-se definir o número de Carreau de modo que ele possa ser utilizado para medir o efeito pseudoplástico nos escoamentos não-Newtonianos. A metodologia de elementos finitos utilizada, conhecida como método Galerkin Mínimos Quadrados (GLS), supera as dificuldades enfrentadas pelo método de Galerkin clássico em escoamentos sujeitos a altos números de Reynolds, a saber: a compatibilização dos subespaços de velocidade e pressão – satisfazendo deste modo a condição denominada de Babuška-Brezzi – e as oscilações espúrias devido a natureza assimétrica da aceleração convectiva da equação de momentum. O método GLS, adicionando termos malha-dependentes à formulação clássica de Galerkin, aumenta a formulação de Galerkin sem, contudo, prejudicar sua consistência. Esta dissertação objetiva a modelagem mecânica e simulação numérica via o método de Galerkin Mínimos-Quadrados, de escoamentos planares e axissimétricos de fluidos pseudoplásticos de Carreau através de contrações abruptas. / There is a great interest in understanding the flow of non-Newtonian fluids through sudden contractions. This interest arises from the importance of these flows in polymeric processes and in the frequent use of the flow with sudden contraction as a problem test for validation of numeric methods. The two most frequently mentioned and studied rheological properties of non-Newtonian fluids are the shear rate dependent viscosity and the viscoelastic nature of these fluids. The Deborah number describes the viscoelastic characteristic of the fluid. The Deborah number, in its basic definition, involves the elastic properties of the fluid, i.e., the primary coefficient of normal tension or time of terminal relaxation, originating experiments with relaxed tensions. The pseudoplastic viscosity of non-Newtonian fluids, usually the Carreau viscosity equation, is characterized by the employment of a low rate shear viscosity, a characteristic time - equal to the reciprocal of the shear rates in the beginning of the pseudoplasticity - and the slope of the power-law region of the viscosity for high shear rates. The Carreau number, with the Deborah number, can be used to measure the pseudoplastic effect in non-Newtonian flows. The finite elements method employed in this work, known as the Galerkin least-squares method (GLS), improve on the difficulties faced by the classic Galerkin method in flows subjected to high Reynolds numbers, i.e., the compatibility of sub-spaces of velocity and pressure (the Babuška-Brezzi condition) and the spurious oscillations due to the asymmetric nature of the convective acceleration of the momentum equation. The GLS method, adding mesh-dependents terms to the classic formulation of Galerkin, increases its stability without harm its consistency. This work has as main objective the mechanical modeling and numerical simulation, via the GLS method, of planar and axisymmetric flow of Carreau pseudoplastic fluids through an abrupt 4:1 contraction. In order to take into account the inertia and pseudoplastic effects, the Reynolds and Carreau numbers and power-law coefficient have been investigated within a range of 0<Re<100 and 0<Cu<100 and 0,2<n<1,0, respectively. All numerical results shown to be physically relevant and in accordance with the literature.

O objetivo do presente trabalho foi produzir e estudar magnética e estruturalmente filmes finos de Ni IND. 81 Fe IND. 19 Mn IND. 50. Os filmes foram produzidos através da técnica de DC magnetron sputtering. Iniciamos nosso estudo em filmes de Si/buffer/ Ni IND. 81 Fe IND. 19 (30nm)/Fe IND 50 Mn IND. 50 (15nm)/Ta(5nm), utilizando-se substratos de Si(100), Si(111) e buffer de Cu e Ta, a fim de determinar as melhores condições para a obtenção de bom acoplamento de exchange entre as bicamadas magnéticas. Em seguida estudamos a propriedades magnéticas de filmes em função da espessura das camadas magnéticas. As amostras produzidas para este estudo foram filmes de Si(100)/Cu(20nm)/ Ni IND. 81 Fe IND. 19 (t IND. FM nm)/ Fe IND. 50 Mn IND. 50(t IND AFM nm)/Ta(3nm), variando-se t IND. FM entre 5 e 53nm e mantendo fixa t IND. AFM em 10 nm e vice-versa. Finalmente estudamos o efeito das irradiações iônicas de He e Ne no acoplamento de exchange. Os filmes foram caracterizados utilizando-se as técnicas de magnetrometria de amostra vibrante, difração de raios-x, refletometria de raios-x, absorção de raios-x na borda do Mn e microscopia óptica de campo próximo (SNOM). Os resultados da caracterização magnética de todos os filmes de Si/buffer/NiFe/FeMn/Ta mostram que eles apresentam acoplamento de exchange logo após a sua obtenção por sputtering. Porém o acoplamento via troca precisa ser induzido através do procedimento field cooling nos filmes de Si/buffer/FeMn/NiFe//Ta. Os resultados das medidas de difração de raios x mostram que os filmes apresentam estrutura cristalina FCC e texturas cristalográficas (111) e (200) quando as camadas magnéticas são depositadas sobre Cu e uma única textura cristalográfica, a textura (111) quando elas são depositadas sobre Ta. Por outro lado, os resultados da caracterização magnética nos indicam que as amostras com buffer de Cu apresentam as melhores propriedades magnéticas alto valor de H IND. exc e baixa coercividade. A análise de EXAFS dos filmes com diferentes buffers nos indica que as amostras depositadas sobre Ta e diretamente sobre silício apresentam maior desordem na sua estrutura fina em relação às amostras depositadas sobre Cu. A caracterização magnética dos filmes irradiados ionicamente mostrou que o valor de Hexc dos filmes irradiados com diferentes doses de He a temperatura ambiente aumentou em comparação ao valor do campo de exchange das amostras antes das irradiações iônicas. Já nas amostras irradiadas com Ne o campo de exchange diminuiu drasticamente. A partir das medidas realizadas no microscópio óptico de varredura em campo próximo (SNOM), em diferentes regiões de amostras antes e depois de serem irradiadas ionicamente observamos que não há variações no valor do campo de exchange. / The aim of the present work was to produce and to study magnetic and structural properties of Ni81Fe19/Fe50Mn50 thin films. These films were produced by DC magnetron sputtering. We began our study on Si/buffer/Ni81Fe19(30nm)/Fe50Mn50(15nm)/Ta(5nm) films, using Si(100) or Si(111) substrates and Cu or Ta buffer layer, in order to determine the best conditions for obtaining a good exchange coupling between magnetic bilayers. After that, we studied the magnetic properties of these films relative to magnetics layers thickness. The samples studied were Si(100)/Cu (20mn)/Ni81Fe19 (tFM mn)/Fe50Mn50 (tAFM nm)/Ta(3nm), with tFM varying between 5 to 53run, with fixed tAFM of 10mn, and vice versa, namely with fixed tFM and varying tAFM. Finally, we studied the effect of He and Ne ionic irradiation on the exchange-coupling interaction. The thin films were characterized by vibrating sample magnetometry, X-ray diffraction, X-ray reflectometry, X-ray absorption spectroscopy at the Mn K edge, and near field optical microscopy (SNOM). The magnetic characterization of all Si/buffer/NiFe/FeMn/Ta films shows that pristine films present exchange coupling. However, the exchange-coupling interaction needs to be inducing through field cooling procedure for Si/buffer/FeMn/NiFe/Ta films. X ray diffraction measurements show that these films presents FCC crystal structure, plus (111) and (200) crystal textures when the magnetic layers are deposited on Cu buffer layer, and only the (111) crystal texture when the layers are deposited on Ta. On other hand, the magnetic measurement point out that the Cu buffer samples presents the best magnetic properties with high values for Hexc and low values of coercive field. The EXAFS analysis of films with different buffers points out that samples deposited on Ta and directly on silicon present a larger local disorder than samples deposited on Cu. The magnetic measurements of the ionic irradiated films showed an increase of Hexc values for samples irradiated at room temperature with different He rates, compared with the same samples before irradiation. On the other hand, for Ne irradiated samples the exchange field decreased drastically. We observed irradiation no changes on the exchange field values from near field optical microscopy (SNOM) measurements at different areas of samples before and after ionic. These results point out that, even if we are characterizing very small areas of the samples, the exchange field represents the average behavior of the exchange interaction in these areas.

Neste trabalho apresentamos uma solução analítica para equações difusivas unidimensionais em geometria cilíndrica da Teoria geral de Perturbação em um cilindro homogêneo pela transformada de Hankel. Apresentamos soluções analíticas para o problema de fonte fixa. Resolvemos também um caso monoenergético em um cilindro heterogêneo utilizando uma fomulação recursiva e também usando a Transformada de Hankel. Foi obtida também uma solução analítica dependente do tempo utilizando a Transformada Finita de Hankel. Conhecendo o fluxo de nêutrons, exceto por constantes de integração aplicamos condições de contorno e de interface, após avaliar estas constantes de integração, obtemos a formulação final para o fluxo nestes casos. Os resultados obtidos neste trabalho foram comparados com a literatura, bem como algumas aproximações especificadas e devidamente explicadas ao longo deste. / In this work we present an analytical solution for the one-dimensional diffusion equation in cylindrical geometry from Perturbation Theory inside a homogeneous cylinder by the Hankel Transform. We present analytical solutions for fixed source problem. We solved also a monoenergetic case inside a heterogeneous cylinder using a recursive formulation together with the Hankel Transform. We obtained an analytical solution for the time-dependent diffusion equation using the Finite Hankel Transform. Once the flux of neutrons except for a constant of integration, we apply boundary and interface conditions. After evaluating this constants we obtain the final flux. The obtained results of this work are compared with the literature, as well as some specific approximations are explain throughout this work.

Neste trabalho e apresentado um avanço na tecnica GILTT(Generalized Integral and Laplace Transform Technique) solucionando analiticamente um sistema de EDO's(Equações Diferenciais Ordinarias) de segunda ordem resultante da transformação pela GITT(Generalized Integral Transform Technique). Este tipo de problema usualmente aparece quando esta tecnica é aplicada na solução de problemas bidimensionais estacionários. A principal idéia consiste na redução de ordem do problema transformado em outro sistema de EDO's lineares de primeira ordem e a solução analítica deste problema, pela técnica da transformada de Laplace. Como exemplo de aplicação é resolvida a equação da energia linear bidimensional e estacionária. São apresentadas simulações numéricas e comparações com resultados disponíveis na literatura.

Existe um grande interesse no entendimento de escoamentos de fluidos não-Newtonianos através de contrações abruptas. Este interesse se origina na importância destes escoamentos em processos poliméricos e no freqüente uso do escoamento com contração abrupta como um problema teste para validação de métodos numéricos. As duas propriedades reológicas mais freqüentemente apontadas e estudadas nos fluidos não-Newtonianos são: a viscosidade dependente da taxa de cisalhamento e a natureza viscoelástica destes fluidos. O caráter viscoelástico do fluido é descrito pelo número de Deborah. Na sua definição usual, o número de Deborah envolve as propriedades elásticas do fluido, isto é, o coeficiente primário de tensão normal ou tempo de relaxação terminal originado dos experimentos com tensões de relaxação. Para caracterizar a viscosidade pseudoplástica dos fluidos não-Newtonianos, utiliza-se a equação viscosidade de Carreau, a qual emprega uma viscosidade para baixas taxas de cisalhamento, um tempo característico igual ao recíproco da taxa de cisalhamento na qual se dá o início da pseudoplasticidade, e a inclinação da região power-law da viscosidade para altas taxas de cisalhamento. Ao número de Deborah, pode-se definir o número de Carreau de modo que ele possa ser utilizado para medir o efeito pseudoplástico nos escoamentos não-Newtonianos. A metodologia de elementos finitos utilizada, conhecida como método Galerkin Mínimos Quadrados (GLS), supera as dificuldades enfrentadas pelo método de Galerkin clássico em escoamentos sujeitos a altos números de Reynolds, a saber: a compatibilização dos subespaços de velocidade e pressão – satisfazendo deste modo a condição denominada de Babuška-Brezzi – e as oscilações espúrias devido a natureza assimétrica da aceleração convectiva da equação de momentum. O método GLS, adicionando termos malha-dependentes à formulação clássica de Galerkin, aumenta a formulação de Galerkin sem, contudo, prejudicar sua consistência. Esta dissertação objetiva a modelagem mecânica e simulação numérica via o método de Galerkin Mínimos-Quadrados, de escoamentos planares e axissimétricos de fluidos pseudoplásticos de Carreau através de contrações abruptas. / There is a great interest in understanding the flow of non-Newtonian fluids through sudden contractions. This interest arises from the importance of these flows in polymeric processes and in the frequent use of the flow with sudden contraction as a problem test for validation of numeric methods. The two most frequently mentioned and studied rheological properties of non-Newtonian fluids are the shear rate dependent viscosity and the viscoelastic nature of these fluids. The Deborah number describes the viscoelastic characteristic of the fluid. The Deborah number, in its basic definition, involves the elastic properties of the fluid, i.e., the primary coefficient of normal tension or time of terminal relaxation, originating experiments with relaxed tensions. The pseudoplastic viscosity of non-Newtonian fluids, usually the Carreau viscosity equation, is characterized by the employment of a low rate shear viscosity, a characteristic time - equal to the reciprocal of the shear rates in the beginning of the pseudoplasticity - and the slope of the power-law region of the viscosity for high shear rates. The Carreau number, with the Deborah number, can be used to measure the pseudoplastic effect in non-Newtonian flows. The finite elements method employed in this work, known as the Galerkin least-squares method (GLS), improve on the difficulties faced by the classic Galerkin method in flows subjected to high Reynolds numbers, i.e., the compatibility of sub-spaces of velocity and pressure (the Babuška-Brezzi condition) and the spurious oscillations due to the asymmetric nature of the convective acceleration of the momentum equation. The GLS method, adding mesh-dependents terms to the classic formulation of Galerkin, increases its stability without harm its consistency. This work has as main objective the mechanical modeling and numerical simulation, via the GLS method, of planar and axisymmetric flow of Carreau pseudoplastic fluids through an abrupt 4:1 contraction. In order to take into account the inertia and pseudoplastic effects, the Reynolds and Carreau numbers and power-law coefficient have been investigated within a range of 0<Re<100 and 0<Cu<100 and 0,2<n<1,0, respectively. All numerical results shown to be physically relevant and in accordance with the literature.

Neste trabalho é apresentada uma solução analítica para a aproximação da equação de transporte linear unidimennal em geometria plana, considerando modelo de multigrupo e espalhamento anisotrópico. A idéia principal desse método consiste em aplicar a transformada de Laplace ao sistema de equações diferenciais ordinárias Este procedimento gera um Sistema linear para o fluxo angular transformado. Resolvendo esse sistema pelo algoritmo de Trzaska, o fluxo angular é obtido em termos do fluxo angular na fronteira x = O pela técnica de inversão de Heaviside. Os resultados obtidos por este método para problemas de placa plana, homogênea e heterogênea, para um e dois grupos de energia, em dom1nio finito e semi-inf1nito, bem como os problemas inversos determinação do parâmetro c, da espessura critica de uma placa e do fluxo angular incidente na fronteira de uma placa plana, para um e dois grupos de energia, foram comparados com os resultados disponíveis na literatura e apresentaram boa concordância. / In this work is presented an approximated analytical solution for the one-dimensional slab-geometry linear transport equation by considering multigroup model and an1sotropic scattering. The main idea of this approach is based on the application of the Laplace transform into the set of the PN ordlnary d1fferential equations. This procedure leads to a linear system to be solved for the transformed angular flux by the Trzaska's algorithm. Once this system is solved, the angular flux is then obtained as a function of the angular flux at the boundary x = O by using the Heaviside's expansion tecn nique. The results achieved by th1s method for the homogenecus and heterogeneous slab-geometry problems in a finite and semi-infinite domain, considering the multigroup model and anisotropic scattering as well for the inverse problems: determination of the c parameter, criticai thickness of a slab and the incoming angular flux at the boundary, were compared with the ones available in the literature showing a very good agreement.