Esta tese esta dividida em três capítulos: Primeiro capítulo -­ Resolução cinética enzimática de sulfetos, selenetos e teluretos em CO2 supercrítico. Inicialmente, a estabilidade dos β-hidróxi organocalcogenetos foi avaliada em CO2 supercrítico. Como a variação da pressão e temperatura afeta a densidade do fluído de forma não linear, um estudo sistemático foi realizado para avaliação desses parâmetros, visando altos excessos enantioméricos para os β-­hidróxi-­ sulfetos e -­selenetos, os quais foram determinados por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE). Os β-­hidróxi-­teluretos não se apresentaram estáveis sob as mesmas condições. Desta maneira, um novo método para determinar o excesso enantiomérico dos β-­hidróxi-­teluretos foi desenvolvido, utilizando RMN de 125Te. Capítulo 2 -­ Utilização de teluroferrocenos quirais como sondas quirais para a determinação de excessos enantioméricos usando RMN de 125Te. Teluroferrocenos quirais, substituídos por grupos amidas, oxazolinas e aminas foram preparados. Tais moléculas contendo telúrio interagem com amostras quirais, formando complexos diastereoisoméricos, nos quais os átomos de telúrio são submetidos a diferentes ambientes químicos, o que resulta em diferentes deslocamentos químicos para cada complexo diastereoisomérico. A integração dos sinais de 125Te permite a determinação do excesso enantiomérico de amostras quirais. Terceiro capítulo - Calcogenação de olefinas ativadas. Organocalcogenolatos de lítio gerados in situ reagiram com olefinas ativadas. Na presença de uma fonte de prótons, foram formados os calcogenetos β-­funcionalizados. Em meio anidro, o enolato intermediário pode ser capturado com compostos carbonílicos em reações tandem tri-­ componentes, gerando precursores de Morita-­Baylis-­Hillman, quando Y = S, Se. / This thesis contains three chapters: 1st chapter - Kinetic enzymatic resolution of sulfides, selenides and tellurides in supercritical CO2. Initialy, the stability of the β-­hydroxy organochalcogenides in suprecritical CO2 was evaluated. As the variation in the pressure and temperature affect the fluid density in a non-­linear way, a systematic study on the influence of these parameters was performed, aiming a high enantiomeric excess for the products. The enantiomeric excesses of the β-­hydroxy sulfides and selenides were determined by high performance chiral liquid chromatography (HPLC). The β-­hydroxy tellurides were not stable under the same conditions. In view of this fact, a new method to determine the enantiomeric excess of the β-­hydroxy tellurides was developed, using 125Te NMR spectroscopy for this end. 2nd chapter - Use of chiral telluroferrocenes as chiral probes for the enantiomeric excess determination using 125Te NMR spectroscopy. Chiral telluroferrocenes, substituted by amides, oxazolines and amines were prepared. These chiral tellurium containing molecules interact with chiral samples, forming diastereomeric transient complexes in which the tellurium atoms are submitted to different chemical environments, what leads to different 125Te chemical shifts for each diastereomeric complex integration of the 125Te NMR spectra allowing the determination of the enantiomeric excess of the chiral samples. 3rd chapter - Chalcogenation of activated olefines. In situ gererated lithium organochalcogenolates were reacted with activated olefines. In the presence of a proton source, the β-functionalized chalcogenides were formed. Under anhydrous conditions, the intermediate enolate can be trapped with carbonyl compounds in a three components process to give precursors of Morita-­Baylis-­Hillman adducts when Y = S, Se.

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No. of bitstreams: 1 DissAMS.pdf: 9742960 bytes, checksum: 9f8e053fcda7ed507c68927b7c6c5533 (MD5) Previous issue date: 2015-07-30 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / In this master dissertation, electroanalytical procedures for the simultaneous determination of analgesics paracetamol (PAR) and codeine (COD) and, PAR and tramadol (TRA) in pharmaceutical samples and biological fluids using a cathodically pretreated boron-doped diamond electrode (BDDE) were developed. In the first procedure, the square-wave voltammetry (SWV) was employed for the simultaneous determination of PAR and COD, using as supporting electrolyte 0.2 mol L−1 acetate buffer (pH 4.0), and the analytical curves were linear in the concentration range from 0.2 to 95.8 μmol L−1 for PAR and from 0.2 to 95.8 μmol L−1 for COD, with detection limits (LODs) of 0.018 μmol L−1 and 0.014 μmol L−1, respectively. The second procedure developed for the simultaneous determination of PAR and COD was based on a flow injection analysis with multiple pulses amperometric detection (FIA-MPA), using as transport solution a 0.05 mol L−1 H2SO4 solution. The potential pulse application sequence in function of time was 950 mV / 200 ms (potential where only the PAR oxidation occurs) and 1400 mV / 100 ms (potential where both analytes suffers oxidation (PAR and COD)). The obtained analytical curves show linearity from 0.08 to 100.0 μmol L−1 for PAR and 0.05 to 10.0 μmol L−1 for COD, with LODs of 0.030 e 0.035 μmol L−1 for PAR and COD, respectively. The analytical frequency was estimated as being 90 determinations h−1. After, an electroanalytical procedure using FIA–MPA it was developed a simultaneous determination of PAR and TRA. The potential pulse application sequence in function of time was 850 mV / 200 ms (potential where only occurs the PAR oxidation) and 1600 mV / 100 ms (potential where both analytes suffers oxidation). The obtained analytical curves show linearities between 1.0 to 100.0 μmol L−1 and 0.08 to 10.0 μmol L−1 for PAR and TRA, respectively, and the LOD was 0.030 μmol L−1 for PAR and 0.040 μmol L−1 for TRA. Finally, all developed procedures were employed for the simultaneous determination of these compounds (PAR + COD e PAR + TRA) in pharmaceutical samples, where the obtained results agree with those results obtained using a comparative method (HPLC – High-performance liquid chromatography). These compounds were simultaneously analyzed in synthetic biological fluids (urine and human serum) by addiction and recuperation method, where the recuperations obtained ranged from 90.8 to 108%. / Neste trabalho de mestrado foram desenvolvidos procedimentos eletroanalíticos para a determinação simultânea dos analgésicos paracetamol (PAR) e codeína (COD) e de PAR e tramadol (TRA) em amostras farmacêuticas e fluidos biológicos utilizando-se o eletrodo de diamante dopado com boro (BDDE) prétratado catodicamente. Para o primeiro procedimento, empregou-se a voltametria de onda quadrada (SWV) para a determinação simultânea de PAR e COD em tampão acetato 0,2 mol L−1 (pH 4,0) como eletrólito suporte, obtendo-se curvas analíticas lineares nos intervalos de concentração de 0,2 a 95,8 μmol L−1 para PAR e de 0,4 a 9,6 μmol L−1 para COD e limites de detecção (LDs) de 0,018 e de 0,014 μmol L−1 respectivamente para o PAR e COD. O segundo procedimento desenvolvido para a determinação simultânea dos analgésicos PAR e COD foi por análise por injeção em fluxo com detecção amperométrica de múltiplos pulsos (FIA–MPA) em solução transportadora de H2SO4 0,05 mol L−1. A sequência de aplicação dos pulsos em função do tempo foi de 950 mV / 200 ms (pulso de potencial no qual ocorre a oxidação apenas do PAR) e de 1400 mV / 100 ms (pulso de potencial no qual ocorre a oxidação de ambos os analitos (PAR e COD)). As curvas analíticas obtidas apresentaram linearidades de 0,08 a 100,0 μmol L−1 para PAR e de 0,05 a 10,0 μmol L−1 para COD e os LDs foram de 0,030 e 0,035 μmol L−1 para PAR e COD, respectivamente. A frequência analítica obtida foi de 90 determinações h−1. O terceiro procedimento foi desenvolvido empregando-se FIA–MPA para a determinação simultânea de PAR e TRA. Uma sequência de aplicação dos pulsos de potencial em função do tempo foram de 850 mV / 200 ms (pulso de potencial no qual ocorre a oxidação apenas de PAR) e de 1600 mV / 100 ms (pulso de potencial no qual ocorre a oxidação de PAR e TRA). As curvas analíticas obtidas apresentaram linearidades de 1,0 a 100,0 μmol L−1 e de 0,08 a 10,0 μmol L−1 para PAR e TRA, respectivamente, com LDs de 0,030 μmol L−1 para o PAR e de 0,040 μmol L−1 para o TRA. Finalmente, todos os procedimentos desenvolvidos foram empregados para a determinação simultânea destes compostos (PAR + COD e PAR + TRA) em amostras farmacêuticas, sendo os resultados obtidos concordantes com os resultados obtidos empregando-se o método comparativo (HPLC – cromatografia líquida de alta eficiência). Estes analgésicos também foram determinados simultaneamente em fluidos biológicos sintéticos (urina e soro humano) pelo método de adição e recuperação, sendo obtidas recuperações entre 90,8 a 108%.

Orientador: José Luiz Gasche / Banca: Sérgio Said Mansur / Banca: Aristeu da Silveira Neto / Resumo: Nesse trabalho resolve-se numericamente o escoamento em difusores radiais, os quais têm sido utilizados como modelo para o estudo do escoamento em válvulas automáticas de compressores de refrigeração. As equações governantes do escoamento, escritas no sistema de coordenadas cilíndricas, são resolvidas utilizando um código numérico baseado no Método dos Volumes Finitos. O Método da Fronteira Imersa, em conjunto com o Modelo Físico Virtual, foi implementado no código numérico e utilizado para representar a região sólida imersa no escoamento. Inicialmente, o código numérico foi utilizado para resolver o problema do escoamento em torno de um cilindro de base quadrada, como parte do processo de validação do código. O confronto dos resultados numéricos com dados da literatura indicou a validação parcial do código. Posteriormente, realizou-se um estudo preliminar do comportamento da solução do escoamento no difusor radial em relação a diversos parâmetros geométricos e de simulação numérica, com o objetivo de identificar a configuração numérica capaz de fornecer, simultaneamente, resultados satisfatórios com o menor custo computacional. Usando esta configuração, o código numérico foi validado através da comparação dos resultados da distribuição de pressão sobre o disco frontal (palheta) do difusor com dados experimentais da literatura, para duas distâncias entre disco frontal e disco inferior (assento), s=0,02 e 0,025 cm, e números de Reynolds variando entre 1500 e 2500. As comparações entre esses resultados mostraram que a metodologia utilizada é adequada para estudar o problema. Finalmente, a geometria do disco inferior foi modificada através da inserção de um chanfro com três ângulos de inclinação (30, 45 e 60º), com o objetivo de avaliar sua influência sobre o comportamento da distribuição de pressão sobre o disco frontal... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In this work the flow in radial diffusers, which have been used as a model to study the flow in refrigeration compressors valves, is solved numerically. The governing equations, written in cylindrical coordinates, are solved using a numerical code based on the Finite Volume Method. The Immersed Boundary Method, with the Virtual Physical Method, was implemented in the numerical code and used to represent the solid region immersed in the flow. Initially, the numerical code was used to solve the flow around a square base cylinder, as part of the code validation. The comparison of the numerical results with literature data indicated the partial validation of the code. Afterwards it was performed a preliminary study of the behavior of the flow solution in the radial diffuser relating to several geometrical and numerical parameters, with the objective of identifying a configuration capable of providing, simultaneously, satisfactory results with the smaller computational cost. Using this configuration, the numerical code was validated through the comparison with experimental pressure distribution on the frontal disk (reed) for two gaps between the frontal disk and inferior disk (seat), s=0.020 and 0.025 cm, and Reynolds numbers varying between 1500 and 2500. These comparisons have shown that the implemented methodology is suitable to study this problem. Finally, the inferior disk geometry was modified by inserting a chamfer with three inclination angles (30, 45 e 60º), with the objective of evaluating its influence on the pressure distribution on the frontal disk. The decreasing of the total pressure gradient through the flow for increasing inclination angles indicates less amount of energy to drive the flow. This is an important result that can be used to design refrigeration compressors with lower compression power / Mestre

Neste trabalho realizamos dois estudos independentes sobre a termodinâmica de modelos de água e o dobramento de proteínas em rede. / On this work we develop two independent studies on lattice models for water thermodynamics and protein folding.

Nos últimos anos, devido à crescente preocupação com a sustentabilidade, foram despendidos mundialmente grandes esforços para a redução do consumo de energia pelos sistemas prediais. Em países tropicais como o Brasil, a ventilação natural é uma maneira efetiva e econômica para melhorar o conforto térmico dentro de habitações. Ela contribui para diminuir o uso do condicionamento de ar e renovar o ar da edificação, ajudando a reduzir as chances de se ter a Síndrome do Edifício Doente (Sick Building Syndrome SBS) e melhorando a qualidade do ar interno (Indoor Air Quality IAQ). Para tirar proveito destas vantagens da ventilação natural, o comportamento do fluxo de ar dentro da edificação deve ser analisado considerando o clima local. Existem diversos códigos computacionais baseados na Dinâmica de Fluidos Computacional (Computational Fluid Dynamics CFD) que podem ser utilizados para esta finalidade, no entanto, o CFD é um campo que requer conhecimentos altamente especializados e experiência prática para se obter bons resultados e este conhecimento geralmente está além da formação da maioria dos engenheiros e arquitetos. Com base nas dificuldades listadas e na necessidade de complementar a formação de engenheiros e arquitetos nesta área do conhecimento, este trabalho está focado em dois objetivos: o primeiro é implementar um simulador numérico computacional baseado no algoritmo Solution Algorithm for Transient Fluid Flows SOLA e as condições de contorno necessárias para a simulação da ventilação, sendo que a validação do simulador foi realizada por comparação com resultados numéricos e experimentais existentes na literatura. O segundo objetivo é propor uma ferramenta prática para a análise da ventilação natural na fase de projeto, com uma abordagem baseada na teoria de sistemas nebulosos, para identificar as melhores configurações de aberturas para um dado leiaute. Para isto, adotou-se a idéia utilizada por Givoni em seu estudo experimental: o espaço interno de uma sala é dividido em subdomínios onde a velocidade média do ar, sob diversas configurações de aberturas, é registrada. Como as velocidades médias refletem bem a eficácia da ventilação no subdomínio, elas formam a base para a definição espacial da função de pertinência para boa circulação de ar dentro da sala, considerando cada configuração de abertura. No entanto, ao invés de usar resultados experimentais, uma série de simulações computacionais baseadas em CFD, foram executadas para compor um banco de dados para avaliação das funções de pertinência. Por outro lado, temos o leiaute, que é produzido durante a concepção do projeto. Na medida em que o leiaute provê as informações para elaborar os requisitos do fluxo de ar, a função de pertinência relacionada ao fluxo de ar em cada subdomínio deve ser avaliada baseada no leiaute e nos requisitos do usuário. Acertando os requisitos providos pelo leiaute com a eficácia do fluxo de ar provido pela configuração de abertura, pode ser identificada a configuração que melhor se adapta ao leiaute. Nos casos analisados neste trabalho, o método mostrou-se promissor, indicando a configuração típica que melhor atende aos requisitos de projeto com uma boa conformidade com os resultados obtidos pela simulação da sala completa, incluindo a mobília. / In the last years, due to the concerns on sustainability, a great effort in energy saving of building systems is being carried out worldwide. In tropical countries such as Brazil, the natural ventilation is an effective and economical option to improve thermal comfort inside the dwellings, to avoid the use of costly HVAC systems, and to renew the indoor air, contributing to mitigate the Sick Building Syndrome (SBS) and to improve the Indoor Air Quality (IAQ). In order to take advantage of the natural ventilation, the behaviors of the airflow inside the buildings must be analyzed considering the local climate. There are many computer simulation codes based on Computational Fluid Dynamics (CFD) that may be adopted for this purpose, however, CFD is a field that requires highly specialized knowledge and experience to achieve good results and this expertise, which is needed to obtain reliable numerical results, is generally beyond the formation of the most part of architects and engineers. Owing to these difficulties and on the necessity to form engineers and architects in this area of knowledge, this work is focused in two main objectives: The first one is to implement a numeric computational simulation program based on Solution Algorithm for Transient Fluid Flows (SOLA) and the boundary conditions needed to simulate ventilation. The validation of the code is made by comparing the numerical results with results obtained using numerical or experimental methods published by other authors. The second objective is to propose a practical tool for the analysis of natural ventilation in the design of dwellings, with an approach based on the concepts of the Fuzzy Systems Theory to identify the best configurations of the openings for a given layout. For this, the idea used by Givonis experimental study is adopted: the inner space of a room is divided in sub-domains whose mean air velocities under different opening configurations are recorded. As the mean velocities reflect very well the effectiveness of the ventilation in the sub-domain, they form the basis for the definition of spatial distribution of the membership function for good air circulation inside the room concerning each opening configuration. However, instead of the experimental ones, a series of computer simulations were carried out to build a database for the assessment of the membership functions. On the other hand, we have the sketch of the layout, which is produced during the conceptual stage of design. As the layout provides the information about the requirements for the airflow, the membership function regarding the desirable air flow for each sub-domain might be assessed based on the layout and considering the user\'s requirements. By matching the requirements provided by the layout with the effectiveness of the airflow provided by the opening configurations, the opening configuration that best fits the layout can be identified. In the cases analyzed in this work, the method shows promising results. The typical configuration that best fits the design requirements with a good conformity with the results was obtained by full room simulation, including the furniture.

Flow machines are very important to industry, being widely used on various processes. Performance improvements are relevant factors and can be achieved by using optimization methods, such as topology optimization. Thus, this work aims to develop a method to design radial flow machine rotors operating on laminar regime, by implementing a topology optimization formulation based on density model. The design of a rotor involves firstly modelling the fluid flow by using the Navier-Stokes equations on a rotating reference frame and using the Finite Element Method for solving the differential equations. To determine the material distribution on the domain, a porous flow model based on the Darcy equation is employed by using an inverse permeability that interpolates between fluid and solid. In the optimization phase, it is defined a multi-objective function that aims to minimize the viscous energy dissipation, vorticity and power. The optimization problem is implemented using the FEniCS environment and the libraries dolfin-adjoint and pyIpopt. The optimized topologies are verified with the ANSYS software. The resulting topologies are post-processed and a CAD model is created. The rotors are manufactured by using a 3D printer, the complete prototype is built by coupling an electric brushless motor and an experimental characterization is performed by measuring fluid flow and pressure head given by the pumps. Experimental and computational results are compared and the improvement is verified. / Máquinas de fluxo são muito importantes para a indústria, sendo utilizadas em diversos processos. Assim, melhorias de desempenho são fatores relevantes e podem ser alcançadas com a utilização de métodos de otimização, como a otimização topológica. Este trabalho visa desenvolver uma metodologia para projetar rotores de máquinas de fluxo radiais que operam em escoamento laminar implementando-se a formulação de otimização topológica baseada no modelo de densidades. O projeto de rotores envolve, primeiramente, a modelagem do escoamento utilizando-se as equações de Navier-Stokes em um referencial rotativo e a utilização do Método de Elementos Finitos para a resolução das equações diferenciais. A distribuição de material no domínio é feita empregando-se um modelo de escoamento em meio poroso baseado nas equações de Darcy, utilizando-se a permeabilidade inversa que interpola o elemento entre sólido e fluido. Na fase de otimização é definida uma função multi-objetivo, que visa minimizar dissipação de energia viscosa, a vorticidade e a potência. O problema de otimização é implementado utilizando-se o ambiente FEniCS para a resolução do sistema de elementos finitos e as bibliotecas dolfin-adjoint e pyIpopt para o algorithmo de otimização. As topologias otimizadas são verificadas com o software ANSYS. As topologias resultantes são pós-processadas para a criação de um modelo CAD dos rotores. Os rotores são construídos utilizando-se a impressão 3D, o protótipo completo é montado acoplando-se um motor elétrico sem escovas e a caracterização experimental é feita medindo-se a vazão e o ganho de pressão dados pelas bombas. Por fim, os resultados experimentais e computacionais são comparados e uma melhoria de desempenho é observada.

O crescimento da exploração do petróleo e gás em águas ultraprofundas fez com que a demanda por unidades flutuantes crescesse e, com isso, aumentasse a ocorrência do fenômeno de Movimentos Induzidos por Vórtices (ou VIM, de Vortex-Induced Motions) que age em plataformas com casco cilíndrico, como é o caso das monocolunas e spars. Efeito natural desse aumento nas ocorrências foi um maior interesse pelo fenômeno de VIM, simplificadamente investigado em cilindros lisos e curtos como os utilizados nesta pesquisa. A fim de contribuir com o conhecimento dos fundamentos fluido-dinâmicos nesta área, foram investigados quatro diferentes cilindros flutuantes de baixa razão de aspecto, todos caracterizados pelo valor típico de L/D = 2 (comprimento imerso por diâmetro, onde L= 250 mm e D= 125 mm), mas com diferentes condições de arredondamento da extremidade imersa, estas caracterizadas por quatro razões distintas entre o raio de adoçamento e o raio do cilindro, especificamente r/R= 0,00; 0,25; 0,50 e 1,00. Com este objetivo de observar a resposta dos cilindros curtos sob efeito dos vórtices gerados em diferentes formatos de extremidade imersa, experimentos foram realizados no tanque de provas do Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de S~ao Paulo (IPT), compreendendo velocidades de reboque entre 0,024 a 0,154 m/s, ou seja, uma faixa de números de Reynolds entre 3.300 e 19.200. Os resultados de amplitude adimensional de resposta observados na direção transversal mostram influência moderada das modificações na extremidade imersa, ligeiramente mais acentuadas no modelo com razão de arredondamento de r/R=0,25, sendo que para este caso, as amplitudes máximas ficaram abaixo daquelas exibidas pelos demais modelos, com uma tendência geral de queda para as velocidades de reboque mais altas. A variação da geometria da extremidade imersa também influenciou moderadamente os resultados de amplitude adimensional de resposta na direção longitudinal, onde o modelo com r/R=1,00 apresentou menores amplitudes nas velocidades mais altas. Por outro lado, a razão entre as frequências de resposta e as frequências naturais de referência mostraram comportamentos típicos, semelhantes aos encontrados em análises de VIV de cilindros longos montados em suportes elásticos com dois graus de liberdade. Além disso, a observação dos movimentos dos modelos no plano da superfície livre não indicaram mudanças significativas nas trajetórias em função do arredondamento da extremidade livre. No tocante aos coeficientes de força (arrasto e sustentação), as comparações entre os modelos foram semelhantes, mas os coeficientes para o cilindro sem chanfro (r/R=0) mostraram-se maiores para grande parte das velocidades ensaiadas. Para o modelo com r/R=1,00, as força (arrasto e sustentação não se mostraram com a mesma intensidade do que aquelas nos demais modelos, o que, desta forma, se refletiu nos menores valores de coeficiente encontrados. Sob uma ótica geral, os resultados levam a crer que o modelo fluido responsável pelas oscilações nos cilindros com L/D = 2 não tem relação com a existência de vórtices de ponta e aresta, mas com a emissão de vórtices em forma de arco. / The oil and gas exploration in deep and ultra-deep water has increased in the past years, and at the same time, increasing the oating vessel demand, thereby the vortex-induced motion phenomenon (VIM) has been present for cylindrical hull structures, for example, spar and monocolumns oating units. The impact of this, enhance the VIM phenomenon interest with simplify investigations on smooth cylinders, as was used in the present research. In order to expand the knowledge, experiments were made in four floating cylinders with low aspect of ratio, L/D = 2 (Length / Diameter) were tested with different free end corner shape types, namely by the relation between chamfer rounding radius (r) divided by the radius of cylinder (R) (r/R = 0.0, 0.25, 0.5 and 1.0). For the initial case, r/R =0.0 represents at tip and r/R = 1.0 the semi-hemispherical tip. The aims were to understand the effect of different free-end types on VIV behaviour of cylinders. The oating circular cylinders, i.e. unit mass ratio m* = 1(structural mass/displaced uid mass), were elastically supported by a set of linear springs to provide low structural damping on the system and allow six degrees of freedom. The aim is to understand the effects of the free end vortex in the cylinder movements, varying the free end shape. The experiments were carried out in a towing tank of IPT - Institute for Technological Research of the state of São Paulo, Brazil. The range of velocities tested is 0.024 to 0.154 m/s , and Reynolds number covered 3;300 <= Re <= 19;200. The nondimensional amplitudes results for transversal direction, show a moderated effect when the free end shape has changed, more significant in the r/R=0.25 case, where the maximum amplitudes present lower values compare with the others cylinders. For in-line nondimensional amplitudes, model with r/R= 1.00 shown lower values for high velocities. On the other hand, the frequencies ratios between in-line/transverse and natural sistem frequency, presented typical VIV response for long cylinders with two degree of freedom. In addition, the trajectory observations in the XY plane have not illustrated differences for cylinders with rounded edges. Force coeffcients outcome (drag and lift), the no-rounded edge case (r/R=0.0), presented higher coeffcients for the large proportion velocities. Furthermore, the model with a semi-spherical shape in the free end (r/R=1.00), demonstrated the both force coeffcients have not acted with the same severity as was observed for the others cylinders, and thus, the r/R=1.00 models has presented lowest values. In general, the present results suggest the answer for oscillation on L/D=2 models is caused by arc-type vortex shedding, not by the free end vortex effects.

Estudou-se a aplicação de uma modelagem RANS, com a utilização do modelo de turbulência k-? na modelagem do escoamento no interior de um sistema de lavagem de gases, composto por um lavador Venturi e uma coluna de spray, por técnicas de fluidodinâmica computacional (CFD), com a fase líquida resolvida pela abordagem Lagrangiana e a atomização secundária dessas por diferentes modelos de quebra. Utilizou-se o pacote comercial de CFD da ANSYS CFX 15.0 com as simulações realizadas em estado transiente. Verificaram-se os resultados obtidos pelo simulador para um lavador Venturi em escala piloto com dados da literatura, obtendo-se boa adequação para a perda de pressão ao longo do equipamento. Comparou-se a influência do tamanho das gotas de líquido da injeção na distribuição de tamanho de gotas ao longo do equipamento utilizando o modelo de quebra CAB (Cascade Atomization and drop Breakup), obtendo-se uma melhor dispersão das gotas de líquido na secção transversal do lavador ao se utilizar na injeção, uma distribuição de tamanho de gotas ao invés de gotas com mesmo diâmetro. Simularam-se diferentes condições de vazão de líquido e gás em um lavador Venturi em escala industrial e compararam-se os resultados de perda de pressão obtidos com correlações da literatura, obtendo-se boa adequação para as regiões iniciais do equipamento. Utilizando o modelo de quebra CAB e a abordagem Euler-Lagrange, comparou-se a distribuição de tamanho de gotas ao longo do lavador Venturi industrial para diferentes vazões de gás. Com a simulação do lavador Venturi, utilizou-se os resultados obtidos neste e simulou-se o sistema de lavagem de gases completo (coluna de Spray e lavador Venturi). Comparou-se ao final a retirada de poluentes por meio da impactação inercial e da difusão, obtendo-se uma melhor probabilidade de retirada de poluentes com o aumento da vazão de líquido. / The flow field inside a wet scrubber was simulated with a RANS model using Computational Fluid Dynamics (CFD) in which the multiphase flow was solved by an Euler-Lagrange approach. Turbulence was modeled by the k-? model and droplet breakup was assumed to occur. The transient flow equations were solved using a commercial CFD package (ANSYS CFX 15.0). Simulations of a pilot plant Venturi scrubber were compared with literature data, in which a good agreement level was achieved for pressure loss through the scrubber. Droplet size distribution was evaluated throughout the scrubber by changing droplet diameter of injected liquid and using a Cascade Atomization and drop Breakup model (CAB). A better liquid dispersion inside the scrubber was achieved for a droplet size distribution injection when compared with a single diameter droplet liquid injection. After the results verification by comparing with data from a pilot scale Venturi, pressure loss for different flow conditions was compared between numerical simulations and literature correlations in an industrial size Venturi scrubber, achieving a good agreement for the entrance section of the scrubber. Droplet size distribution throughout the industrial Venturi scrubber for different gas mass flow conditions were also compared using the CAB model and Euler-Lagrange approach. Removal of contaminants was evaluated by two parameters, being inertial impaction of particulate and diffusion to droplet surface, by which a better contaminant removal was achieved for higher liquid flow rates.

Neste trabalho, é apresentada uma análise de estabilidade linear para um sistema flowline-riser. O modelo utiliza as equações de continuidade para as fases líquidas e gasosas e uma equação de momento para a mistura onde são considerados os efeitos de atrito. A mistura água-óleo é modelada de forma homogênea. Para a determinação da fração de vazio, adota-se o modelo de fluxo de deriva, baseado em várias correlações drift. Se o escoamento é estratificado a fração de vazio é modelada através do modelo de equilíbrio local de Taitel e Dukler (1976). Para a caracterização dos fluidos é adotado um modelo de equilíbrio de fase black-oil onde a transferência de massa é considerada entre as correntes óleo e gás em função das condições locais de pressão e temperatura. É considerada a abordagem de parâmetros distribuídos, onde diversas geometrias com discretização variável podem ser consideradas tais como riser em catenária e riser lazy wave. Para realizar a análise de estabilidade linear, as equações do modelo são linearizadas em torno do estado estacionário e discretizadas pelo método das diferenças finitas, onde foi utilizado um programa escrito em Matlab. A partir do sistema linearizado, é avaliada a estabilidade do estado estacionário pelas raízes do polinômio característico, que são solução do problema de autovalores e autovetores. É avaliada a convergência numérica do modelo e mapas de estabilidade são apresentados para vários sistemas de produção de petróleo. Os resultados obtidos numericamente são comparados com pontos operacionais de sistemas reais de produção de petróleo. Observou-se que o modelo convergiu para todos os casos avaliados e apresentou ótima concordância com os dados de campo. / This work presents a linear stability analysis for a flowline-riser system. The model considers continuity equations for the liquid and gas phases, and a momentum equation for the mixture that accounts for friction effects. The water-oil mixture is modeled as being homogeneous. The void fraction is determined by using the drift-flux model based on several drift correlations. For stratified flow, the void fraction is expressed by the local equilibrium model of Taitel and Dukler (1976). Fluid characterization uses a black-oil model that considers mass transfer between the oil and gas flows as a function of the local pressure and temperature conditions. In the proposed approach with distributed parameters, several geometries with variable discretization can be considered, such as catenary and lazy wave risers. To perform the linear stability analysis, the equations of the model are linearized around the stationary state and discretized using the finite difference method, implemented using custom-written code in Matlab. From the linearized system, the stability of the steady state is evaluated by computing the roots of the characteristic polynomial equation of the eigenvalues and eigenvectors problem. Convergence of the numerical model is evaluated and stability maps for several oil production systems were presented. Numerical results were compared with the actual measurements of oil production systems. The model converged in all cases tested and presented an excellent agreement with field data.

Uma base elástica para ensaios seccionais de pontes foi projetada a partir de mancais aerostáticos. Um sistema de dois graus de liberdade foi construído, de forma a possibilitar estudos de flutter, de galloping e de vibrações induzidas por vórtices em túneis de vento. A base mostrou-se bastante versátil, permitindo diversas configurações além da inicialmente prevista, o que possibilita a realização de estudos envolvendo diferentes fenômenos aeroelásticos nos mais variados modelos. Foram realizados ensaios para a caracterização de galloping em um prisma de seção quadrada e de flutter em um fólio NACA 0020. Os resultados de galloping obtidos, considerando o escoamento incidente perpendicular a uma das faces do prisma, foram condizentes com os encontrados na literatura. Por outro lado, as derivadas de flutter obtidas nos ensaios com o fólio não foram aquelas esperadas. Ensaios complementares deverão ser realizados no futuro com o objetivo de determinar as fontes das discrepâncias observadas. / A new elastic suspension system using air bearings for heaving and pitching motions was designed to test section models of suspended bridges in wind tunnels. The two-degrees-of-freedom system and its versatility makes possible the study of many aeroelastic phenomena, such as galloping, vortex-induced vibrations, buffeting and flutter. Moreover, as a modular system is proposed, degrees of freedom can be easily removed or added as desired. Therefore, it can be used to study not only bridge aeroelasticity, but also fluid-structure interaction of other geometries. In order to verify the suspension system, galloping tests, using a square cylinder, and flutter tests, using a foil NACA 0020, were done at IPT\'s wind tunnel facility. The galloping response obtained for the square cylinder was consistent with the literature. On the other hand, the flutter derivatives obtained for the foil differ from those expected. Therefore, other investigations must be done in the future in order to identify the sources of the discrepancies observed.