Visando representar linhas retas digitais, segmentos digitalizados e arcos, cada uma das linhas de pesquisa disponíveis apresenta suas vantagens e aplicações apropriadas. No entanto, considerando as complexidades de cenários do mundo real, o uso dessas representações não é tão popular em situações que requerem modelos flexíveis ou envolvendo interferências espúrias. As tecnologias adaptativas são formalismos da ciência da computação capazes de alterar seu comportamento dinamicamente, sem a interferência de agentes externos, em resposta a estímulos de entrada. Ao serem capazes de responder às mencionadas condições variáveis do ambiente, os dispositivos adaptativos naturalmente tendem a apresentar a flexibilidade requerida para atuarem em cenários dinâmicos. Assim, este trabalho investiga uma alternativa fundamentada no autômato finito adaptativo por meio do dispositivo denominado segmento digitalizado adaptativo, que incorpore o poder expressivo de representar parâmetros desses segmentos. Dentre esses parâmetros destacam-se a capacidade de representar as tolerâncias, a escalabilidade, os erros causados por desvios em ângulo ou em comprimento dos segmentos mencionados, resultando em estruturas mais flexíveis. Considerando que os métodos sintáticos são estruturais, os segmentos digitalizados adaptativos são modelados por conjuntos de regras, partindo-se de primitivas, concebendo-se as funções adaptativas correspondentes para alteração dos estados e de regras de transição. Posteriormente, estruturas mais elaboradas são concebidas relacionadas a arcos digitais pelos quais cadeias (strings) estimulam, em um passo único, autômatos finitos adaptativos que implementam segmentos digitalizados adaptativos. As implementações utilizam uma ferramenta cujo núcleo é um simulador para edição dos arquivos que compõem os autômatos. Consequentemente, o método proposto torna-se uma alternativa relativamente simples e intuitiva comparando-se com as abordagens existentes, apresentando capacidade de aprendizagem, além de ser computacionalmente poderosa. / For the representation of digital straight lines, digitized straight line segments and arcs, each of the available research approaches has its advantages and suitable applications. However, taking into account the complexities of real-world scenarios, the use of these representations is not so popular in situations that require flexible models or involving spurious interferences. Adaptive technologies are computer science formalisms able to change their behavior dynamically, without the interference of external agents, in response to incoming stimuli. By being able to respond to changing environmental conditions, adaptive devices naturally tend to have the required flexibility to work in dynamic scenarios. Thus, the purpose of this study is to investigate an alternative based on adaptive finite automaton through the device called adaptive digitized straight line segment, incorporating the expressive power to represent parameters of these segments. Among these parameters, emphasis is given to the ability to represent tolerances, scalability or errors caused by deviations in angle or length of the mentioned segments, resulting in more flexible structures. Whereas syntactic methods are structural, adaptive digitized straight line segments are modeled by sets of rules, starting from primitives, conceiving the corresponding adaptive functions to amend the set of states and transition rules. Later, more elaborate structures are designed related to digital arcs the corresponding strings of which stimulate, in just a single step, adaptive finite automata that implement adaptive digitized straight line segments. The implementations use a simulator for editing the files that compose the automata. Consequently, the proposed method reveals to be a simple and intuitive alternative capable of learning, besides being computationally powerful.

A inferência de redes gênicas (GN) a partir de dados de expressão gênica temporal é um problema crucial e desafiador em Biologia Sistêmica. Os conjuntos de dados de expressão geralmente consistem em dezenas de amostras temporais e as redes consistem em milhares de genes, tornando inúmeros métodos de inferência inviáveis na prática. Para melhorar a escalabilidade dos métodos de inferência de GNs, esta tese propõe um arcabouço chamado GeNICE, baseado no modelo de redes gênicas probabilísticas. A principal novidade é a introdução de um procedimento de agrupamento de genes, com perfis de expressão relacionados, para fornecer uma solução aproximada com complexidade computacional reduzida. Os agrupamentos definidos são usados para reduzir a dimensionalidade permitindo uma busca exaustiva mais eficiente pelos melhores subconjuntos de genes preditores para cada gene alvo de acordo com funções critério multivariadas. GeNICE reduz consideravelmente o espaço de busca porque os candidatos a preditores ficam restritos a um gene representante por agrupamento. No final, uma análise multivariada é realizada para cada subconjunto preditor definido, visando recuperar subconjuntos mínimos para simplificar a rede gênica inferida. Em experimentos com conjuntos de dados sintéticos, GeNICE obteve uma redução substancial de tempo quando comparado a uma solução anterior sem a etapa de agrupamento, preservando a precisão da predição de expressão gênica mesmo quando o número de agrupamentos é pequeno (cerca de cinquenta) e o número de genes é grande (ordem de milhares). Para um conjunto de dados reais de microarrays de Plasmodium falciparum, a precisão da predição alcançada pelo GeNICE foi de aproximadamente 97% em média. As redes inferidas para os genes alvos da glicólise e do apicoplasto refletem propriedades topológicas de redes complexas do tipo \"mundo pequeno\" e \"livre de escala\", para os quais grande parte das conexões são estabelecidas entre os genes de um mesmo módulo e algumas poucas conexões fazem o papel de estabelecer uma ponte entre os módulos (redes mundo pequeno), e o grau de distribuição das conexões entre os genes segue uma lei de potência, na qual a maioria dos genes têm poucas conexões e poucos genes (hubs) apresentam um elevado número de conexões (redes livres de escala), como esperado. / Gene network (GN) inference from temporal gene expression data is a crucial and challenging problem in Systems Biology. Expression datasets usually consist of dozens of temporal samples, while networks consist of thousands of genes, thus rendering many inference methods unfeasible in practice. To improve the scalability of GN inference methods, this work proposes a framework called GeNICE, based on Probabilistic Gene Networks; the main novelty is the introduction of a clustering procedure to group genes with related expression profiles, to provide an approximate solution with reduced computational complexity. The defined clusters were used to perform an exhaustive search to retrieve the best predictor gene subsets for each target gene, according to multivariate criterion functions. GeNICE greatly reduces the search space because predictor candidates are restricted to one representative gene per cluster. Finally, a multivariate analysis is performed for each defined predictor subset to retrieve minimal subsets and to simplify the network. In experiments with in silico generated datasets, GeNICE achieved substantial computational time reduction when compared to an existing solution without the clustering step, while preserving the gene expression prediction accuracy even when the number of clusters is small (about fifty) relative to the number of genes (order of thousands). For a Plasmodium falciparum microarray dataset, the prediction accuracy achieved by GeNICE was roughly 97% on average. The inferred networks for the apicoplast and glycolytic target genes reflects the topological properties of \"small-world\"and \"scale-free\"complex network models in which a large part of the connections is established between genes of the same functional module (smallworld networks) and the degree distribution of the connections between genes tends to form a power law, in which most genes present few connections and few genes (hubs) present a large number of connections (scale-free networks), as expected.

Este trabalho apresenta resultados de análises de estabilidade por métodos de equilíbrio limite e análises tensão-deformação para um aterro sanitário de grande porte reforçado com geossintéticos e alteado com diques periféricos sucessivos segundo o método de montante de barragens de rejeitos, visando a aumentar sua capacidade de armazenamento. Os valores dos parâmetros de resistência elásticos e elasto-plásticos dos materiais foram definidos com base na bibliografia, privilegiando-se os obtidos em campo. Os parâmetros dos reforços geossintéticos (geogrelhas) foram obtidos dos catálogos técnicos de empresa fabricante de geogrelhas. Nas análises equilíbrio-limite verificou-se também a influência das pressões neutras nos fatores de segurança por meio da variação do parâmetro de pressão ru de 0 a 0,3. Os resultados dos métodos de equilíbrio limite mostraram que a construção de diques periféricos sucessivos não aumenta significativamente o fator de segurança do aterro para qualquer altura e a de diques reforçados aumenta-o para alturas até 30m. Por outro lado, o reforço dentro do maciço aumenta consideravelmente o fator de segurança para qualquer altura do aterro. As pressões neutras no maciço podem reduzir significativamente o fator de segurança, em até 25% para as configurações propostas. O fator de segurança 1,5 é atingido para ru = 0,2, para as alturas de até 30m nas configurações com reforço no interior do maciço sanitário. As análises tensão-deformação mostraram que as deformações são principalmente verticais, sendo que as horizontais representam até 30% das totais. As deformações verticais máximas foram de 4%, valor muito inferior aos encontrados na bibliografia em aterros monitorados (10 a 40%), provavelmente porque as contribuições da decomposição da matéria orgânica e do creep ao longo do tempo superam o efeito do peso próprio do maciço. A análise conjunta das duas metodologias mostra que os fatores de segurança obtidos nas análises tensão-deformação são muito próximos aos obtidos nas análises equilíbrio-limite para ru =0,1; que o uso de reforços no interior do maciço sanitário proporciona um aumento no fator de segurança da ordem de 30%, o que justifica a continuação deste estudo focalizando aspectos práticos construtivos e operacionais; e que a configuração em diques sucessivos e maciço sanitário reforçado mostrou-se, dentre as alternativas estudadas, a mais eficiente e eficaz para a configuração de aterro estudada, uma vez que permitiu obter o fator de segurança desejado sem a necessidade de reforço dos diques de solos. / This paper presents results of stability analysis by limit-equilibrium methods and stress-strain analysis for a large sanitary landfill reinforced with geosynthetics and raising with perimeters soil dikes according to the method used in tailing dams in order to increase their ability to storage. The values of strength parameters, elastic and elasto-plastic materials were defined based on the literature, privileging those obtained in the field. The parameters of geosynthetic reinforcements (geogrids) were obtained from the catalogs of technical manufacturer of geogrid. The analyzes limit-equilibrium were verified also the influence of the factors of safety pore pressures by varying the parameter pressure ru 0 to 0.3. The results of limit-equilibrium methods showed that the construction of dikes successive peripheral does not significantly increase the safety factor of the landfill for any height and the use of reinforced dikes increases it to heights up to 30m. Moreover, the reinforcement into the mass increases substantially the safety factor for any height of the landfill. The pore pressures in mass can significantly reduce the safety factor in up to 25% for the proposed configurations. The safety factor of 1.5 is achieved for ru =0.2, for heights up to 30m with enhanced settings inside the massive sanitary. The stress-strain analyzes showed that the deformations are mainly vertical and the horizontal represent up to 30% of the total. The maximum vertical deformations were 4%, value that is much lower than those described in the bibliography for landfill sites monitored (10-40%), probably because the contributions of organic matter decomposition and \"creep\" over time outweigh the effect of self-weight of the massif. The joint analysis of the both methods show that safety factors obtained in the stress-strain analyzes are very near the limit-equilibrium analyses for ru =0.1, that the use of solid reinforcement inside the landfill provides a factor increase in security of the order of 30%, its which justifies the continuation of this study focusing on practical aspects of construction and operational and that the configuration in successive dikes and massive sanitary reinforced proved to be, among the alternatives studied, the most efficient and effective configuration of landfill studied, since it allowed to obtain the desired safety factor without the need to strengthen the soil dikes.

A inferência de redes gênicas (GN) a partir de dados de expressão gênica temporal é um problema crucial e desafiador em Biologia Sistêmica. Os conjuntos de dados de expressão geralmente consistem em dezenas de amostras temporais e as redes consistem em milhares de genes, tornando inúmeros métodos de inferência inviáveis na prática. Para melhorar a escalabilidade dos métodos de inferência de GNs, esta tese propõe um arcabouço chamado GeNICE, baseado no modelo de redes gênicas probabilísticas. A principal novidade é a introdução de um procedimento de agrupamento de genes, com perfis de expressão relacionados, para fornecer uma solução aproximada com complexidade computacional reduzida. Os agrupamentos definidos são usados para reduzir a dimensionalidade permitindo uma busca exaustiva mais eficiente pelos melhores subconjuntos de genes preditores para cada gene alvo de acordo com funções critério multivariadas. GeNICE reduz consideravelmente o espaço de busca porque os candidatos a preditores ficam restritos a um gene representante por agrupamento. No final, uma análise multivariada é realizada para cada subconjunto preditor definido, visando recuperar subconjuntos mínimos para simplificar a rede gênica inferida. Em experimentos com conjuntos de dados sintéticos, GeNICE obteve uma redução substancial de tempo quando comparado a uma solução anterior sem a etapa de agrupamento, preservando a precisão da predição de expressão gênica mesmo quando o número de agrupamentos é pequeno (cerca de cinquenta) e o número de genes é grande (ordem de milhares). Para um conjunto de dados reais de microarrays de Plasmodium falciparum, a precisão da predição alcançada pelo GeNICE foi de aproximadamente 97% em média. As redes inferidas para os genes alvos da glicólise e do apicoplasto refletem propriedades topológicas de redes complexas do tipo \"mundo pequeno\" e \"livre de escala\", para os quais grande parte das conexões são estabelecidas entre os genes de um mesmo módulo e algumas poucas conexões fazem o papel de estabelecer uma ponte entre os módulos (redes mundo pequeno), e o grau de distribuição das conexões entre os genes segue uma lei de potência, na qual a maioria dos genes têm poucas conexões e poucos genes (hubs) apresentam um elevado número de conexões (redes livres de escala), como esperado. / Gene network (GN) inference from temporal gene expression data is a crucial and challenging problem in Systems Biology. Expression datasets usually consist of dozens of temporal samples, while networks consist of thousands of genes, thus rendering many inference methods unfeasible in practice. To improve the scalability of GN inference methods, this work proposes a framework called GeNICE, based on Probabilistic Gene Networks; the main novelty is the introduction of a clustering procedure to group genes with related expression profiles, to provide an approximate solution with reduced computational complexity. The defined clusters were used to perform an exhaustive search to retrieve the best predictor gene subsets for each target gene, according to multivariate criterion functions. GeNICE greatly reduces the search space because predictor candidates are restricted to one representative gene per cluster. Finally, a multivariate analysis is performed for each defined predictor subset to retrieve minimal subsets and to simplify the network. In experiments with in silico generated datasets, GeNICE achieved substantial computational time reduction when compared to an existing solution without the clustering step, while preserving the gene expression prediction accuracy even when the number of clusters is small (about fifty) relative to the number of genes (order of thousands). For a Plasmodium falciparum microarray dataset, the prediction accuracy achieved by GeNICE was roughly 97% on average. The inferred networks for the apicoplast and glycolytic target genes reflects the topological properties of \"small-world\"and \"scale-free\"complex network models in which a large part of the connections is established between genes of the same functional module (smallworld networks) and the degree distribution of the connections between genes tends to form a power law, in which most genes present few connections and few genes (hubs) present a large number of connections (scale-free networks), as expected.

Visando representar linhas retas digitais, segmentos digitalizados e arcos, cada uma das linhas de pesquisa disponíveis apresenta suas vantagens e aplicações apropriadas. No entanto, considerando as complexidades de cenários do mundo real, o uso dessas representações não é tão popular em situações que requerem modelos flexíveis ou envolvendo interferências espúrias. As tecnologias adaptativas são formalismos da ciência da computação capazes de alterar seu comportamento dinamicamente, sem a interferência de agentes externos, em resposta a estímulos de entrada. Ao serem capazes de responder às mencionadas condições variáveis do ambiente, os dispositivos adaptativos naturalmente tendem a apresentar a flexibilidade requerida para atuarem em cenários dinâmicos. Assim, este trabalho investiga uma alternativa fundamentada no autômato finito adaptativo por meio do dispositivo denominado segmento digitalizado adaptativo, que incorpore o poder expressivo de representar parâmetros desses segmentos. Dentre esses parâmetros destacam-se a capacidade de representar as tolerâncias, a escalabilidade, os erros causados por desvios em ângulo ou em comprimento dos segmentos mencionados, resultando em estruturas mais flexíveis. Considerando que os métodos sintáticos são estruturais, os segmentos digitalizados adaptativos são modelados por conjuntos de regras, partindo-se de primitivas, concebendo-se as funções adaptativas correspondentes para alteração dos estados e de regras de transição. Posteriormente, estruturas mais elaboradas são concebidas relacionadas a arcos digitais pelos quais cadeias (strings) estimulam, em um passo único, autômatos finitos adaptativos que implementam segmentos digitalizados adaptativos. As implementações utilizam uma ferramenta cujo núcleo é um simulador para edição dos arquivos que compõem os autômatos. Consequentemente, o método proposto torna-se uma alternativa relativamente simples e intuitiva comparando-se com as abordagens existentes, apresentando capacidade de aprendizagem, além de ser computacionalmente poderosa. / For the representation of digital straight lines, digitized straight line segments and arcs, each of the available research approaches has its advantages and suitable applications. However, taking into account the complexities of real-world scenarios, the use of these representations is not so popular in situations that require flexible models or involving spurious interferences. Adaptive technologies are computer science formalisms able to change their behavior dynamically, without the interference of external agents, in response to incoming stimuli. By being able to respond to changing environmental conditions, adaptive devices naturally tend to have the required flexibility to work in dynamic scenarios. Thus, the purpose of this study is to investigate an alternative based on adaptive finite automaton through the device called adaptive digitized straight line segment, incorporating the expressive power to represent parameters of these segments. Among these parameters, emphasis is given to the ability to represent tolerances, scalability or errors caused by deviations in angle or length of the mentioned segments, resulting in more flexible structures. Whereas syntactic methods are structural, adaptive digitized straight line segments are modeled by sets of rules, starting from primitives, conceiving the corresponding adaptive functions to amend the set of states and transition rules. Later, more elaborate structures are designed related to digital arcs the corresponding strings of which stimulate, in just a single step, adaptive finite automata that implement adaptive digitized straight line segments. The implementations use a simulator for editing the files that compose the automata. Consequently, the proposed method reveals to be a simple and intuitive alternative capable of learning, besides being computationally powerful.

A obtenção e a reconstrução da geometria tridimensional (3D) de objetos e ambientes têm importância crescente em áreas como visão computacional e computação gráfica. As formas atuais de obtenção e reconstrução 3D necessitam de equipamentos e montagens sofisticadas que, por conseqüência, têm custos elevados e aplicação limitada. Este trabalho apresenta criticamente os principais algoritmos para a reconstrução 3D a partir de par de imagens estéreo e identifica os mais viáveis para utilização com equipamentos convencionais. Por meio da implementação de alguns destes algoritmos, da comparação dos resultados obtidos em sua execução e também pela comparação com os resultados encontrados na literatura, são identificadas as principais deficiências. São propostas adequações aos algoritmos existentes, em particular, é apresentada a proposta da técnica das faixas que proporciona a redução drástica no consumo de memória para o processamento da geometria 3D e que possui desempenho computacional melhor em relação às técnicas tradicionais. Foi implementado um protótipo de sistema de reconstrução 3D que permite a reconstrução pelas diferentes técnicas estudadas e propostas, bem como permite visualizar o cenário reconstruído sob diferentes pontos de vista de forma interativa. / The acquisition and reconstruction of three-dimensional (3D) geometry of objects and environments have their importance growing in areas such as Computer Vision and Computer Graphics. The current methods to acquire and reconstruct three-dimensional data need sophisticated equipments and assemblies, which have expensive costs and limited applications. This work presents the main algorithms for 3D reconstruction using a pair of stereo images and identifies which are viable to use with conventional equipments. Through the implementation of some of these algorithms, by comparing the results obtained and comparing with the results presented in the literature, the main limitations were identified. This work proposes adjustments in the existing algorithms, in particular it proposes the stripping technique, which provides a huge memory usage reduction for 3D geometry processing and better computing performance if compared with traditional approaches. A prototype system for 3D reconstruction was implemented, which allows the reconstruction using the different researched and proposed techniques and allows interactive visualization of the reconstructed scene in different angles.

Sabe-se que na Engenharia há uma larga utilização de uma gama de materiais (concreto, aço, compósitos, solos etc.), os quais, de forma prática são analisados macroscopicamente naquilo que diz respeito a diversos fatores que influem no seu comportamento, como por exemplo, resistência, módulo de elasticidade, rigidez, dentre outras características. No entanto, estes materiais, em sua maioria heterogêneos, possuem tais comportamentos intrinsicamente relacionados à sua estrutura microscópica, a qual nos mostra que um material é o resultado de uma grande combinação de elementos dentro de sua composição, os quais irão reger tais propriedades. Os materiais podem ser estudados em diversas escalas, a qual dependerá do nível de detalhamento a ser atingido, de tal modo que a mesma pode variar desde o meio particulado até seu meio atômico. Uma das principais vantagens dos modelos multi-escala é a visualização, por parte do analista, das interações entre os constituintes do compósito, o que permite um melhor entendimento do comportamento do material e dos fenômenos de deterioração que ocorrem nas escalas menores e que determinam o comportamento da estrutura na escala maior. O objetivo do presente trabalho é fornecer uma revisão da aplicação de tais modelos, bem como estudar tais elementos diferenciais do material, em sua individualidade (como um meio contínuo), para então, através de um volume representativo, determinar as propriedades do material heterogêneo através de um modelo, representando assim o comportamento do conjunto de tais elementos, de tal modo a se tornar possível a avaliação dos impactos de eventuais mudanças em cada elemento no comportamento do material. / It is known that in Engineering there is a wide use of a range of materials (concrete, steel, composites, soils, etc.), which are practically analyzed macroscopically with respect to several factors that influence their behavior, such as for example, strength, modulus of elasticity, rigidity, among other characteristics. However, these materials, mostly heterogeneous, possess such behaviors intrinsically related to their microscopic structure, which shows us that a material is the result of a great combination of elements within its composition, which will govern such properties. The materials can be studied at various scales, which will depend on the level of detail being reached, such that it can vary from the particulate medium to its atomic medium. One of the main advantages of multi-scale models is the analyst\'s visualization of the interactions between the constituents of the composite, which allows a better understanding of the behavior of the material and of the deterioration phenomena occurring in the smaller scales that determine the behavior on the larger scale. The objective of the present work is to provide a review of the application of such models, as well as to study such differential elements of the material, in their individuality (as a continuous medium), to then, through a representative volume, determine the properties of the heterogeneous material through of a model, thus representing the behavior of the set of such elements, so as to make possible the evaluation of the impacts of eventual changes in each element in the behavior of the material.

Na engenharia, existem diversas técnicas de análise estrutural que conduzem à obtenção de esforços e deslocamentos com considerável grau de eficácia e acurácia e, dentre estas, há a técnica de SUBESTRUTURAÇÃO. Esta técnica consiste na divisão e análise de um modelo estrutural completo, através da divisão de seu domínio em SUBESTRUTURAS, permitindo uma considerável eficiência nos cálculos e na avaliação de modelos estruturais combinados com a análise hierárquica de estruturas. Neste trabalho, seguindo-se a metodologia de pesquisa, que envolveu revisão bibliográfica e desenvolvimento de modelos computacionais, apresentaram-se as principais técnicas de subestruturas - seção 1, definições e formulação teórica dos principais métodos - desenvolvidos por Przemienieck (1963), Rosen e Rubinstein (1968), Rubinstein (1970) e El-Sayed e Hsiung (1990) - e a conceituação da análise hierárquica de estruturas com as respectivas aplicações combinadas com técnica de subestruturação para análise de fissuras em estruturas aeronáuticas, proposta de Starnes e Britt (1991) e aplicada por Potyondy (1993) - seção 2. Nesse contexto, na seção 3 se propôs a metodologia hierárquica para análise de estruturas típicas da construção civil, utilizando técnicas de subestruturação. Apresentaram-se instrumentos úteis à respectiva aplicação, dentre os quais se destaca a proposta de metodologia simplificada de análise hierárquica. Algumas precauções a serem adotadas na aplicação da metodologia também foram apresentadas. Na seção 4, desenvolveram-se cinco estudos de caso aplicando-se as metodologias, instrumentos e precauções desenvolvidos na seção 3, destacando-se a eficácia das metodologias. Conclui-se a pesquisa na seção 5 sendo que, na seção 6, indicam-se novas linhas de pesquisas a serem desenvolvidas sobre a metodologia proposta na pesquisa. / In engineering, there are several structural analysis techniques leading to obtain displacements and efforts with a considerable degree of efficacy and accuracy, and, among these, there is the SUBSTRUCTURING technique. This method consists in the division and analysis of a complete structural model, by subdividing his field in SUBSTRUCTURES, allowing a considerable efficiency in calculations and evaluation of structural models combined with hierarchical structures analysis. In this work, following the methodology research, which involved a literature review and computational models development, the key techniques of substructures were presented - section 1, as well as main methods definitions and theoretical formulation - developed by Przemienieck (1963), Rosen and Rubinstein (1968), Rubinstein (1970) and El-Sayed and Hsiung (1990) - and structural hierarchical analysis concept with their applications combined with aircraft structures cracks substructuring technical analysis, proposed by Starnes and Britt (1991), and implemented by Potyondy (1993) - Section 2. In this context, a civil construction typical structures analysis methodology was proposed in section 3. Besides, many useful tools for their implementation were presented, among which stands out the simplified hierarchy analysis methodology proposal. Some precautions in the methodology applying were also presented. In section 4, five case studies were developed, applying the methodology, tools and precautions explained in section 3, especially the methodologies effectiveness. The research is concluded in section 5, and new research lines, to be undertaken on the methodology proposed, were outpointed in section 6.

Foram feitas simulações de um jato plano livre e incompressível usando o modelo de uma equação Spalart-Allmaras padrão e um modelo Spalart-Allmaras modificado através da alteração da escala de comprimento turbulenta. Sabe-se da literatura que no caso de jatos livres o modelo Spalart-Allmaras não consegue predizer adequadamente os resultados observados experimentalmente. Os resultados das simulações foram comparados com experimentos da literatura através de perfis de velocidade e da taxa de expansão do jato. Como esperado, os resultados obtidos das simulações utilizando o modelo Spalart-Allmaras padrão foram considerados insatisfatórios, porém o modelo Spalart-Allmaras modificado teve uma melhor concordância com os resultados experimentais. Além disso, o modelo Spalart-Allmaras modificado foi usado para simular os casos do escoamento sobre uma placa plana sem gradiente de pressão e o escoamento em um degrau com separação e gradiente adverso de pressão. Quando comparados com resultados experimentais da literatura e com resultados obtidos usando o modelo padrão, os resultados do modelo modificado obtidos para ambos os casos foram muito satisfatórios, concluindo-se que a modificação da escala de comprimento permite obter uma maior generalidade para o modelo Spalart-Allmaras. / Simulations of a plane and incompressible free jet using the standard Spalart-Allmaras model and a Spalart-Allmaras model modified by changing the turbulent length scale were carried out. It is known from literature that, in the case of the free jet, the Spalart-Allmaras model fails to adequately predict the experimentally observed results. The results of our simulations were compared with published experiments using the velocity profiles and the jet spreading rate. As expected, the results of simulations using the standard Spalart-Allmaras model were considered unsatisfactory while the modified Spalart-Allmaras model had a better agreement with the experimental results. Furthermore, the modified Spalart-Allmaras model was used to simulate the cases of flow over a flat plate with no pressure gradient and flow through a backward facing step with separation and adverse pressure gradient. When compared with experimental results from the literature and with results obtained using the standard model, the results of the modified model for both cases were very satisfactory, allowing the conclusion that the change in the length scale provided a greater generality for the Spalart-Allmaras model.

Neste trabalho, apresenta-se um estudo a respeito de problemas de interação Fluido-Partícula e dos métodos e formulações usados para resolvê-los. Além disso, propõe-se um novo método para resolver problemas acoplados de mecânica dos fluidos e mecânica das partículas. A ideia é baseada em trabalhos anteriores de (Gomes e Pimenta 2015) e (Campello 2016), e o objetivo é desenvolver um modelo computacional adequado e eficiente para simular problemas envolvendo fluidos carregados com partículas sólidas. O problema de fluido é resolvido por uma abordagem Euleriana de elementos finitos, usando elementos mistos locais de velocidade-pressão, os quais satisfazem a condição de compatibilidade LBB. O sistema de equações não linear obtido é resolvido iterativamente pelo método de Newton-Raphson. Uma característica importante é que a malha de fluidos permanece fixa durante a passagem do fluxo, assim como nas abordagens Eulerianas clássicas. O problema das partículas, por sua vez, é resolvido com uma abordagem Lagrangiana de elementos discretos, em que os contatos de partícula com partícula e partícula com paredes (limites fixos) são livremente permitidos e resolvidos. A influência do fluido no movimento das partículas é representada por meio de forças e momentos, que são calculados a partir do escoamento e impostos às partículas de maneira acoplada, iterativa e explícita. As interfaces entre o fluido e as partículas são tratadas por meio da técnica de fronteiras imersas, onde as condições de contorno do fluido nos contatos com partículas são impostas através da interpolação de funções descontínuas e constantes de multiplicadores de Lagrange ao longo das interfaces. É adotado um método explícito, interativo e escalonado para conseguir a convergência dentro de cada passo de tempo do problema. Para ilustrar o potencial do método proposto, são apresentadas simulações de escoamentos carregados de partículas. / In this work, a study is presented on Fluid-Particle interaction problems and the methods and formulations used to solve them. In addition, is proposed a new method for solving coupled problems of fluid mechanics and particle mechanics. The idea is based on previous works by (Gomes e Pimenta 2015) and (Campello 2016), and the goal is to develop an efficient computational model suited to simulate problems involving flowing fluid media laden with solid particles. The fluid problem is resolved by an Eulerian finite element approach using local element velocity-pressure pairs satisfying the LBB compatibility condition, with the resulting nonlinear system of equations being iteratively solved by the Newton-Raphson method. As an important feature, the fluid mesh remains fixed during the flow, just as in classical Eulerian approaches. The particles´ problem, in turn, is resolved in a Lagrangian discrete element approach, wherein both particle-to-particle and particle-to-wall (fixed boundaries) contacts are freely permitted and resolved. The influence of the fluid on the motion of the particles is represented by means of forces and moments, which are computed from the fluid flow and imposed on the particles in a coupled, iterative and explicit way. The fluid-particles´ interfaces are treated by means of immersed boundary technique, in which the fluid interface conditions with the (nonmatching) particles´ boundaries are imposed through discontinuous piecewise constant Lagrange multipliers interpolating functions along the interfaces. An explicit, staggered and interactive scheme is adopted to achieve convergence within each time step of the problem. In order to illustrate the potentialities of the proposed scheme, particle-laden fluid flow simulations are presented.