Nesta tese apresentamos novas formulações de elementos finitos mistas estabilizadas para o escoamento de Darcy, e para o escoamento acoplado de Stokes-Darcy. A aplicação do Método de Galerkin às formulações clássicas do sistema de Darcy é revista, e são comentadas algumas estabilizações existentes na literatura. A partir da combinação consistente de resíduos de mínimos quadrados da lei de Darcy, da equação de conservação de massa e do rotacional de lei de Darcy, são desenvolvidas novas formulações para a aproximação do escoamento no meio poroso, que possuem características de estabilidade superiores às existentes. É apresentada uma nova abordagem que permite o emprego destas formulações em meios porosos com interface de descontinuidade da condutividade hidráulica. Combinando estas novas formulações estabilizadas para o escoamento de Darcy, com formulações de Petrov-Galerkin para o escoamento de Stokes, são desenvolvidos métodos estabilizados para o sistema acoplado, que permitem o emprego de interpolações lagrangianas, de mesma ordem inclusive, para a velocidade e para a pressão, tanto no domínio de Stokes quanto no de Darcy, com interpolações contínuas ou descontínuas para a pressão. / In this thesis we propose new stabilized finite element methods for Darcy flow and for the coupled Stokes-Darcy flow. We review the Galerkin method applied to the classical variational formulations of the Darcy's system, and comment on some stabilization techniques proposed in the literature. Through the consistent combination of least square residuals of the Darcy's law, the mass balance equation and the curl of Darcy's law, we develop new finite element formulations to porous media flow, that have higher stability than the usual stabilizations. We present a methodology to incorporate restrictions that allows the application of these formulations to flow in heterogeneous porous media with an interface of discontinuity of the hydraulic conductivity tensor. By combining the new stabilized formulations for Darcy flow with Petrov-Galerkin formulations to Stokes flow, we develop stabilized methods for the coupled Stokes-Darcy flow that employ Lagrangian finite element spaces in both domains, continuous for the velocity and continuous or discontinuous for the pressure. Equal-order interpolations can be adopted for both velocity and pressure spaces.

Neste trabalho desenvolvemos a modelagem computacional dos fenômenos inerentes ao acoplamento hidromecânico que governam o escoamento de dois fluidos imiscíveis em uma matriz porosa heterogênea e deformável. As equações do modelo na escala de Darcy são decompostas em dois subsistemas associados a poromecânica e ao transporte dos fluidos. Neste contexto novos métodos numéricos são propostos para a computação da velocidade de Darcy baseados em técnicas de pós-processamento de Petrov-Galerkin em conjunção com métodos localmente conservativos para a equação hiperbólica de transporte da saturação aliados à técnica de decomposição de operadores para a computação dos efeitos da evolução temporal da porosidade induzidos pela deformação da matriz porosa sobre o transporte. As simulações numéricas do modelo resultante nos permite identificar diferentes regimes do acoplamento hidromecânico durante o processo de extração secundária de petróleo. Em particular analisamos a influência da razão de viscosidade entre os fluidos e da heterogeneidade da matriz porosa sobre os diferentes regimes de acoplamento. Dentre os vários fenômenos capturados no modelo damos particular ênfase ao surgimento de um processo de compactação retardada do reservatório devido à inundação de água onde, em particular, ilustramos seu efeito sobre as curvas de produção de petróleo. No contexto da modelagem estocástica analisamos também os efeitos das heterogeneidades e incertezas presentes nos coeficientes de permeabilidade e das constantes elásticas do meio poroso sobre os diferentes regimes do acoplamento geomecânico. A caracterização destes regimes governados pela razão de viscosidade e pelo coeficiente de variação das heterogeneidades é ilustrada por meio de simulações numéricas do processo de extração secundária de um reservatório sujeito ao peso das camadas superiores. / In this work we develop the computational modeling of the hydromechanical couplings which govern two-phase flow in a heterogeneous poroelastic media. At the Darcy scale the governing equations are decomposed in two subsystems associated with the poromechanics and hydrodynamics. In this context new numerical methods are proposed for the computation of the Darcy velocity based on Petrov-Galerkin post processing techiniques in conjunction with locally conservative methods for the hyperbolic transport equation and for water saturation together with an operator splitting technique for the computation of the transient porosity effect upon the transport equation. Numerical simulations allow us to identify different regimes of hydromechanics coupling during the secondary of petroleum withdrawal.In particular, we analyze the influence of the viscosity ratio and strength of heterogeneity upon the various coupling regimes. Among the many phenomena captured by the model we give particular emphasis on the delayed compaction of the reservoir due to the water flooding illustrating its effects upon the oil production curves. Within the framework of the stochastic modelinf, we analyze the effects of the heterogeneity and the uncertainty in permeability and elastic coeddicientsupon the hydromechanical coupling regimes. The characterization of these regimes governed by yhe viscosity ratio and by the strength of heterogeneity is illustrated in numerical simulations of secondary oil withdrawal from a reservoir subject to the overburden due the weight of the overlaying formations.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Exatas, Departamento de Ciência da Computação, Mestrado em Informática, 2014. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2014-05-19T13:56:52Z No. of bitstreams: 1 2014_HenriquePereiraFreitasFilho.pdf: 2251898 bytes, checksum: 3bfb7502120c559331f932b9cbbc0677 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2014-06-06T13:42:11Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_HenriquePereiraFreitasFilho.pdf: 2251898 bytes, checksum: 3bfb7502120c559331f932b9cbbc0677 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-06-06T13:42:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_HenriquePereiraFreitasFilho.pdf: 2251898 bytes, checksum: 3bfb7502120c559331f932b9cbbc0677 (MD5) / O ambiente computacional baseado na comunicação sem fio, tornou possível o acesso à informação em qualquer lugar e a qualquer momento, o que é favorável para a coleta de dados em pesquisas de campo. A maioria das arquiteturas de coleta de dados existentes atendem uma causa específica, utilizando tecnologias específicas que são limitadas no que se refere ao tipo de dados, tipo de redes, tipo de sincronização e tipo de dispositivo. Esta pesquisa apresenta uma arquitetura de coleta de dados para pesquisas de campo que funciona em ambientes computacionais heterogêneos e que suporta dados geográficos vetoriais. A arquitetura foi implementada e validada em um estudo de caso realizado no Instituto de Geociências (IG) da Universidade de Brasília (UnB). ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / The computational environment based on wireless communication, made possible to information access anywhere and any time, which is favourable for collecting data in eld research. Most of collecting existing data architectures meet a specific cause, using specific technologies that are limited with regard to the type of data, type of network, type of synchronization and device type. This research presents an architecture of data collection for eld researches that works in heterogeneous computational environments and supports vector spatial data. The architecture was implemented and validated in a case study conducted at the Institute of Geosciences (IG) of the University of Brasilia (UnB).

Devido às tendências de crescimento da quantidade de dados processados e a crescente necessidade por computação de alto desempenho, mudanças significativas estão acontecendo no projeto de arquiteturas de computadores. Com isso, tem-se migrado do paradigma sequencial para o paralelo, com centenas ou milhares de núcleos de processamento em um mesmo chip. Dentro desse contexto, o gerenciamento de energia torna-se cada vez mais importante, principalmente em sistemas embarcados, que geralmente são alimentados por baterias. De acordo com a Lei de Moore, o desempenho de um processador dobra a cada 18 meses, porém a capacidade das baterias dobra somente a cada 10 anos. Esta situação provoca uma enorme lacuna, que pode ser amenizada com a utilização de arquiteturas multi-cores heterogêneas. Um desafio fundamental que permanece em aberto para estas arquiteturas é realizar a integração entre desenvolvimento de código embarcado, escalonamento e hardware para gerenciamento de energia. O objetivo geral deste trabalho de doutorado é investigar técnicas para otimização da relação desempenho/consumo de energia em arquiteturas multi-cores heterogêneas single-ISA implementadas em FPGA. Nesse sentido, buscou-se por soluções que obtivessem o melhor desempenho possível a um consumo de energia ótimo. Isto foi feito por meio da combinação de mineração de dados para a análise de softwares baseados em threads aliadas às técnicas tradicionais para gerenciamento de energia, como way-shutdown dinâmico, e uma nova política de escalonamento heterogeneity-aware. Como principais contribuições pode-se citar a combinação de técnicas de gerenciamento de energia em diversos níveis como o nível do hardware, do escalonamento e da compilação; e uma política de escalonamento integrada com uma arquitetura multi-core heterogênea em relação ao tamanho da memória cache L1. / Due to the growing need for high-performance computing along with higher volume of data to process, important changes are happening in computer architecture design. Parallel computing processors having hundreds or thousands of processing cores in a single chip are becoming a common solution, even for embedded systems. Power management becomes increasingly important, especially for mobile systems. A key challenge remaining open for these architectures is to perform the integration of application code, runtime scheduling and hardware control for power management. This thesis aims to present a method able to integrate these three aspects, by investigating techniques for optimizing performance versus power consumption in single-ISA heterogeneous multi-cores architectures implemented on FPGA. Our approach applies a data mining technique to analyze the application source-code, traditional techniques for power management, and an heterogeneity-aware scheduling policy. The main contributions are the combination of power management techniques at hardware, scheduling and compilation levels; a new scheduling policy along with a heterogeneous multi-core architecture relative to its L1 cache memory size determined offline and online.

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:56:49Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2997_1.pdf: 2902249 bytes, checksum: 0400469daafc0cecd48c85c7dffb770d (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2011 / O atual modelo de negócios de uma empresa moderna está cada vez mais dependente das tecnologias e dos sistemas de informação. Com isso, é necessário que se mantenha os dados protegidos através de uma cópia segurança, conhecida como backup, que garantirá a restauração e migração dos dados quando necessário. Além disso, é comum uma empresa adotar mais de um Sistema de Gerenciamento de Banco de Dados (SGBD) para armazenamento dos dados, gerando ambientes heterogêneos e dificultando a interoperabilidade entre os sistemas quando necessário. Isso porque os SGBD existentes realizam backup, restauração e migração dos dados sob tecnologias específicas e limitadas como (Oracle, Sqlserver, Mysql), não permitindo a restauração dos dados em outros SGBD, somente no seu ambiente de origem. Nesse contexto, este trabalho propõe o desenvolvimento de uma estrutura padrão para os arquivos de backup, utilizando a linguagem de marcação eXtensible Markup Language (XML), denominada como Backup Markup Language (BKPML). A BKPML tem por objetivo desvincular a dependência dos arquivos de backup de sua fonte de origem, possibilitando manter a interoperabilidade necessária entre SGBD heterogêneos através dos arquivos de backup, e a transformação dos dados para arquivos secundários, como TEXTO, EXCEL, JavaScript Object Notation (JSON), YAML Ain t Markup Language (YAML), Comma-Separated Values (CSV) e XML. Para isso, foi necessário o desenvolvimento de uma ferramenta responsável por administrar os arquivos BKPML gerados. Como proposta de armazenamento seguro, além do armazenamento local, este trabalho utiliza Cloud Computing como alternativa para armazenamento dos arquivos BKPML

Dentre as espécies químicas metálicas responsáveis pela contaminação do meio aquático, mercúrio e outros compostos mercuriais têm recebido atenção especial devido a sua alta toxicidade. Os ligantes de ocorrência natural formam complexos com íons de Hg2+, influenciando a sua biodisponibilidade. Em meio a esses ligantes, dá-se destaque aos ligantes heterogêneos de ocorrência natural (LHON), tais como substâncias húmicas e argilominerais, por sua elevada capacidade de adsorção/complexação com íons metálicos. Entre as técnicas existentes para a determinação de Hg(II), as voltamétricas, em especial a voltametria de redissolução anódica, ganham destaque devido as características que as tornam mais adequadas para estudos envolvendo interações entre LHON e Hg(II), tais como alta sensibilidade e mínima manipulação da amostra. Uma estratégia para se evitar os problemas causados pela passivação do eletrodo de trabalho por adsorção de matéria orgânica, bem como para se aumentar a robustez da técnica, é a mecanização da análise em sistema de análise por injeção sequencial (SIA). Baseando-se neste contexto, este trabalho teve por objetivo o desenvolvimento de um sistema SIA com detecção voltamétrica, especificamente voltametria de onda quadrada (SIA-SWV), para se determinar Hg(II) em estudos de adsorção com ácido húmico, permitindo o procedimento de troca de meio em linha, sem contato do eletrodo com a atmosfera, contornando problemas de reoxidação do Hg pelo O2 atmosférico e a distorção de sinal causada pela saturação dos sítios de adsorção presentes na camada de difusão na etapa de redissolução, tornando as medidas voltamétricas mais reprodutíveis e rápidas. O sistema SIA-SWV desenvolvido tem potencialidade para a realização de medidas da fração de Hg(II) lábil e livre em águas naturais, mostrando-se também adequado para a elaboração de estudos de adsorção envolvendo a presença de ligantes orgânicos devido a ausência de passivação do eletrodo de trabalho e a possibilidade do uso do procedimento de troca de meio. O limite de detecção (0,02 µmol L-1) atende aos limites permitidos pelo CONAMA (0,05 µmol L-1) para o lançamento de efluentes. Isso mostra a potencialidade do sistema SIA-SWV para a realização de determinações de Hg2+ e como um recurso para auxiliar no controle da concentração da espécie em efluentes antes do lançamento em corpos dágua. Dentre os LHONs empregados, o ácido húmico foi o que apresentou maior capacidade de adsorção por Hg(II) (Kf = 295/304 ± 1 µmol1-1/n g-1 L1/n e Qmax = 537 ± 30 µmol g-1. Essas evidências indicam que em corpos de água com presença de MOD, as substâncias húmicas, em especial os grupos carboxílicos nelas presentes, são uns dos principais reguladores da disponibilidade e mobilidade de Hg(II). É demonstrado que a presença de partículas de argilominerais também influencia na capacidade de adsorção (sob as condições de pH 6,0 e força iônica) pelas substâncias húmicas na adsorção por Hg(II). O processo de dessorção de Hg(II) em HCl 0,06 mol L-1 foi mais favorecido para a condição em sistema ternário, com porcentagens de dessorção variando entre 74 e 100% . Foi evidenciado que a diminuição do pH influencia no processo de adsorção/complexação devido a competição entre este processo e a protonação dos sítios de adsorção presentes no ácido húmico. Já com o aumento da força iônica ocorre o aumento da adsorção/complexação por Hg(II), o que sugere a formação de ligações covalentes é que governa o processo de interação entre Hg(II) e ácido húmico. / Among the chemical species responsible for metal contamination of the aquatic environment, mercury and other mercury compounds have received special attention due to its high toxicity. The naturally occurring ligands form complexes with Hg2+ ions, influencing their bioavailability. Through these ligands, there is emphasis on heterogeneous naturally occurring ligands (HNOL), such as humic substances and clay minerals because of its high adsorption capacity/complexation with metal ions. Between the techniques for the determination of Hg(II), anodic stripping voltammetry stands out because of characteristics that make it more suitable for studies involving interactions between HNOL and Hg(II), such as high sensitivity and minimal sample handling. A strategy to avoid problems caused by the passivation of the electrode surface by adsorption of organic matter and to increase robustness of the technique is the mechanization of the analysis system by sequential injection analysis (SIA). The present study aimed at developing a SIA system with voltammetric detection, specifically square wave voltammetry (SIA-SWV), to determine Hg(II) in adsorption studies with humic acid, automating the medium exchange procedures avoiding the contact of the electrode with the atmosphere, overcoming problems of Hg0 reoxidation by atmospheric O2 and signal distortion caused by saturation of adsorption sites present in the diffusion layer in the stripping step, making voltammetric measurements more reproducible and rapid. The proposed SIA-SWV system has the potential to carry out measurements of the labile and free fraction of Hg2+ in natural waters, being also suitable for the development of adsorption studies involving the presence of organic ligands. The limit of detection (0.02 µmol L-1) attends the limits allowed by CONAMA (0.05 µmol L-1) for the discharge of effluents. This shows the potential of the SIA-SWV system to perform determinations of Hg2+ and as an auxiliary technique for monitoring the concentration of the species in wastewater before release into water bodies. Among the studied LHONs, the humic acid showed the highest adsorption capacity for Hg (II) (Kf = 295/304 ± 1 µmol1-1/n g-1 L1/n and Qmax = 537 ± 30 µg mol-1). The results suggest that in waters rich in dissolved organic matter (DOM) carboxylic groups in humic acids are among the major regulators of the availability and mobility of Hg(II). It is also shows that clay particles influences the adsorption capacity (under conditions of pH 6.0 and ionic strength) of the humic substances in the adsorption of Hg(II). The process of desorption of Hg (II) in HCl 0.06 mol L-1 was most favored for the condition in the ternary system, with desorption percentages ranging from 74 to 100%. It was evidenced that the decrease of the pH influences the adsorption/complexation because of the competition between this process and protonation of the adsorption sites present in the humic acid. The increase in ionic strength increases adsorption/complexation by Hg (II), suggesting the formation of covalent bonds is governing this process of interaction between Hg(II) and humic acid.

É urgente o desenvolvimento de novas tecnologias para o tratamento de água nos dias atuais. Neste contexto, os processos oxidativos avançados (POA) tem sido bem-sucedido no tratamento de contaminantes presentes em efluentes industriais e na rede de esgoto doméstico. Neste trabalho, estudamos um dos POA, a fotocatáliseheterogênea por meio da síntese de fotocatalisadores mistos de nióbio e titânio utilizando-se o método Pechini, com uma temperatura de calcinação de 470 oC. Foram sintetizados os fotocatalisadores PNB000, PNB018, PNB030, PNB070, PNB099 e PNB100, onde os números mostram aporcentagem em mols de pentóxido de nióbio presente em cada um deles. Estes fotocatalisadores foram submetidos a um segundo tratamento térmico a 800oC, durante 6 horas, e obtivemoso PNB000_01, PNB018_01, PNB030_01, PNB070_01 e PNB100_01. A caracterização dos fotocatalisadores foi feita por: análise de espectroscopia de energia dispersiva (EDS); área superficial determinadas por isotermas de adsorção e dessorção de nitrogênio, BET; imagens de microscopiaeletrônica de varredura (MEV); difração de raios-X; análises térmicas (termogravimetria e análise térmica diferencial), determinação de band gap por reflectância difusa. O potencial para serem usados como fotocatalisadores heterogêneos para degradação de compostos orgânicos foi avaliado pela eficiência fotônica de geração de radicais hidroxilas(OH)sob radiação de lâmpada UVA (15 W). A análise de EDS confirmou acomposiçãoem mol de TiO2 e Nb2O5presentes nosfotocatalisadoressintetizados. A área superficial obtida por isotermas (BET) do PNB018 (161,7 m²/g), PNB030 (130,8 m²/g), PNB070 (150,5 m²/g) mostraram-se maiores do que ado TiO2 P25 (52,68 m²/g). As imagens de MEV mostrou que estes fotocatalisadoressão constituídos de partículas manométricas. Outra característica dos óxidos com quantidade intermediária de mols de Nb2O5 (18, 30 e 70%) foi a estrutura amorfa determinada por difração de raios-X. Por sua vez, os óxidos tratados a 800oC apresentaram estruturas cristalinas edifratogramas de raios-X completamente diferentes do TiO2 e do Nb2O5, comprovando-se que são novos materiais.As medidas de energia de band gapmostrou diferenças significativas quando comparamos o TiO2 P25 (Egap 3,22eV) e o PNB000 (Egap 2,90eV). Isso leva a concluir que estes fotocatalisadores sintetizados pelo método Pechini necessitam de uma energia menor para que ocorram as transições eletrônicas. O fotocatalisador PNB070, que apresenta 70% em mols de pentóxido de nióbio, apresentouOH de 0,104 da mesma ordem de grandeza do TiO2 P25 (OH 0,134) e ligeiramente menor do que o OH do Nb2O5.nH2O (OH 0,164). Dessa maneira, supõe-se que o PNB070 tenha o mesmo potencial de eficiência que o TiO2 P25 para fotodegradações. Por sua vez, os fotocatalisadores que passaram por um segundo tratamento térmico a 800 oC mostraram valores de rendimento quântico de produção de radicais hidroxilas bem inferiores aos seus originais. Por exemplo, o PNB070_01 teve OH de 0,003. Esses resultados sugerem que o aumento da cristalinidade pode diminuir a atividade fotocatalítica, ou, que o estado amorfo dos fotocatalisadores deste trabalho favorece o aumento da velocidade de transferência de elétrons e a da fotocatálise. / Nowadays, the development of new technologies for the treatment of water is urgent. In this context, the advanced oxidative processes (AOP) has been successful in the treatment of contaminants foundin industrial effluents and domestic sewage. In this work, we have studied an AOP, the heterogenousphotocatalysis, by means the synthesis of niobium and titanium mixedphotocatalysts, employing calcination temperature of 470 oC.The PNB000, PNB018, PNB030, PNB070, PNB099 and PNB100photocatalysts were synthetized, where the numbers show the percentage in mol of Nb2O5content in each of them. These photocatalytswere submitted to a second heat treatment to 800oC during 6 hours, and PNB000_01, PNB018_01, PNB030_01, PNB070_01 and PNB100_01 were obtained. The characterization of the photocatalysts was made by: analysis of the energy dispersive spectroscopy (EDS); the surface area determined by adsorption and desorption isotherms of nitrogen, BET; images of scanning electron microscopy (SEM); X-ray diffraction; thermal analysis (thermogravimetry and differential thermal analysis), determination of the band gap by diffuse reflectance.Their potential to be used as heterogeneous photocatalystsfor degradation of organic compounds was evaluated by means the determination of the photonic efficiency for hydroxyl radical production (OH)under radiation of UV-A lamp (15 W). The EDS analysis confirmed the composition in mol of TiO2 and Nb2O5 present in the synthesizedphotocatalysts. Surface area obtained by isotherms (BET) of PNB018 (161.7 m ²/g), PNB030 (130.8 m ²/g), PNB070 (150.5 m ²/g) were higher than TiO2 P25 (52.68 m ²/g). SEM images showed that these photocatalysts consist of nanoparticles. Another feature of the oxides with intermediate amount of moles of Nb2O5 (18, 30 and 70%) was the amorphous structure determined by X-ray diffraction. On the other hand, the oxides treated to 800 oC showed crystalline structures and X-ray patternscompletely different from TiO2 and Nb2O5, proving that the synthetized oxides are new materials.The band gap energy measurements showed significant differences when we compare TiO2 P25 (Egap 3.22 eV) and the PNB000 (Egap 2.90 eV). This allow us to conclude that thephotocatalysts synthesized by Pechini method require lower energy in order to have electronic transitions. The PNB070 photocatalyst, which has 70% in mols of niobium pentoxide, showed OHof 0.104 of the same order of magnitude of TiO2 P25 (OH0.134) and slightly smaller than the OH of Nb2O5.nH2O (OH 0.164). For this reason, we can assume that PNB070 has the same potential of the TiO2 P25 for organic compound photodegradation. The photocatalyststhat were submittedthrough a second heat treatment at 800 oC showed quantum efficiency of hydroxyl radical production values well below their original. For instance, PNB070_01 showed OHof 0.003. These results suggest that increased crystallinity can reduce the photocatalytic activity, or the amorphous structures of the photocatalysts of this work improve the electron transfer rates and the photocatalysis.

Submitted by Fernanda Rodrigues de Lima (fernanda.rlima@ufpe.br) on 2018-10-01T19:32:13Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Mozart José Correia Filho.pdf: 11265093 bytes, checksum: b6153273038f21b118c05aff4249a3d8 (MD5) / Approved for entry into archive by Alice Araujo (alice.caraujo@ufpe.br) on 2018-11-22T21:38:45Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Mozart José Correia Filho.pdf: 11265093 bytes, checksum: b6153273038f21b118c05aff4249a3d8 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-11-22T21:38:45Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Mozart José Correia Filho.pdf: 11265093 bytes, checksum: b6153273038f21b118c05aff4249a3d8 (MD5) Previous issue date: 2017-08-11 / A crescente demanda por capacidade em sistemas de comunicação por fibra óptica tem conduzindo a pesquisa no sentido de desenvolver produtos cada vez mais robustos e confiáveis. Várias soluções para estimar o desempenho desses sistemas têm sido propostas. As redes ópticas viabilizam a propagação da luz em basicamente dois tipos de ambientes: homogêneos, que baseiam-se sempre no mesmo tipo de fibra; heterogêneos, que são formados por diferentes tipos de fibras. Nesse trabalho, é estudado o desempenho de sistemas de comunicação óptica com diferentes tipos de fibra e sem compensação da dispersão por meio de simulações numéricas e modelos de ruído Gaussianos. É demonstrado que modelos de ruídos Gaussianos com baixa complexidade, tipicamente empregados em redes dinamicamente reconfiguráveis, não são adequados para modelar a propagação não-linear em enlaces com tipos de fibras diferentes. Com a utilização de modelos de ruído de interferência não-linear (NLIN - Nonlinear Interference Noise), é demonstrado que o desempenho de enlaces bidirecionais, sem compensação da dispersão, varia significativamente dependendo da direção do sinal propagado e da ordem das fibras no caminho óptico de transmissão. Isso permite que, em um sistema de transmissão óptica preexistente ou em um novo projeto de um sistema óptico interagindo com um sistema preexistente, o setor de engenharia responsável pela transmissão óptica escolha qual o melhor caminho que o sinal óptico deve percorrer para se obter o melhor desempenho, dependendo dos tipos de fibras instalados e do sentido de propagação do sinal na rede preexistente. Além disso, são apresentadas mudanças necessárias no modelo de ruído de interferência não-linear para cobrir cenários com diferentes tipos de fibras de modo que o desempenho seja otimizado e similar para ambas as direções. / The growing demand for capacity in fiber optic communication systems is driving research to develop increasingly robust and reliable products. Several solutions to estimate the performance of these systems have been proposed. Optical networks enable the propagation of light in basically two types of environments: homogeneous, which are always based on the same type of fiber; heterogeneous, which are formed by different types of fibers. In this work, the performance of optical communication systems with different fiber types and without compensation of the dispersion through numerical simulations and Gaussian noise models is studied. It is demonstrated that low complexity Gaussian noise models, typically employed in dynamically reconfigurable networks, are not suitable for modeling nonlinear propagation in links with different fiber types. With the use of nonlinear interference (NLIN) models, it is demonstrated that the performance of bidirectional links, without dispersion compensation, varies significantly depending on the direction of the propagated signal and the order of the fibers in the optical path of transmission. This allows, in a preexisting optical transmission system or in a new design of an optical system interacting with a preexisting system, the engineering sector responsible for the optical transmission to choose the best path that the optical signal must travel to obtain the best result depending on the types of fibers installed and the direction of propagation of the signal in the pre-existing network. In addition, necessary changes are presented in the nonlinear interference noise model to cover scenarios with different fiber types so that performance is optimized and similar for both directions.

Made available in DSpace on 2015-03-04T18:50:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Apresentacao.pdf: 81314 bytes, checksum: 1c3657984b3fd3891b1616bbf96f1250 (MD5) Previous issue date: 2006-11-24 / Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / In this thesis we propose new stabilized finite element methods for Darcy flow and for the coupled Stokes-Darcy flow. We review the Galerkin method applied to the classical variational formulations of the Darcy's system, and comment on some stabilization techniques proposed in the literature. Through the consistent combination of least square residuals of the Darcy's law, the mass balance equation and the curl of Darcy's law, we develop new finite element formulations to porous media flow, that have higher stability than the usual stabilizations. We present a methodology to incorporate restrictions that allows the application of these formulations to flow in heterogeneous porous media with an interface of discontinuity of the hydraulic conductivity tensor. By combining the new stabilized formulations for Darcy flow with Petrov-Galerkin formulations to Stokes flow, we develop stabilized methods for the coupled Stokes-Darcy flow that employ Lagrangian finite element spaces in both domains, continuous for the velocity and continuous or discontinuous for the pressure. Equal-order interpolations can be adopted for both velocity and pressure spaces. / Nesta tese apresentamos novas formulações de elementos finitos mistas estabilizadas para o escoamento de Darcy, e para o escoamento acoplado de Stokes-Darcy. A aplicação do Método de Galerkin às formulações clássicas do sistema de Darcy é revista, e são comentadas algumas estabilizações existentes na literatura. A partir da combinação consistente de resíduos de mínimos quadrados da lei de Darcy, da equação de conservação de massa e do rotacional de lei de Darcy, são desenvolvidas novas formulações para a aproximação do escoamento no meio poroso, que possuem características de estabilidade superiores às existentes. É apresentada uma nova abordagem que permite o emprego destas formulações em meios porosos com interface de descontinuidade da condutividade hidráulica. Combinando estas novas formulações estabilizadas para o escoamento de Darcy, com formulações de Petrov-Galerkin para o escoamento de Stokes, são desenvolvidos métodos estabilizados para o sistema acoplado, que permitem o emprego de interpolações lagrangianas, de mesma ordem inclusive, para a velocidade e para a pressão, tanto no domínio de Stokes quanto no de Darcy, com interpolações contínuas ou descontínuas para a pressão.

Made available in DSpace on 2015-03-04T18:50:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TESE.pdf: 2353628 bytes, checksum: 5452725da7b8af8e0ba71da5e8c21c09 (MD5) Previous issue date: 2007-12-17 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientifico e Tecnologico / In this work we develop the computational modeling of the hydromechanical couplings which govern two-phase flow in a heterogeneous poroelastic media. At the Darcy scale the governing equations are decomposed in two subsystems associated with the poromechanics and hydrodynamics. In this context new numerical methods are proposed for the computation of the Darcy velocity based on Petrov-Galerkin post processing techiniques in conjunction with locally conservative methods for the hyperbolic transport equation and for water saturation together with an operator splitting technique for the computation of the transient porosity effect upon the transport equation. Numerical simulations allow us to identify different regimes of hydromechanics coupling during the secondary of petroleum withdrawal.In particular, we analyze the influence of the viscosity ratio and strength of heterogeneity upon the various coupling regimes. Among the many phenomena captured by the model we give particular emphasis on the delayed compaction of the reservoir due to the water flooding illustrating its effects upon the oil production curves. Within the framework of the stochastic modelinf, we analyze the effects of the heterogeneity and the uncertainty in permeability and elastic coeddicientsupon the hydromechanical coupling regimes. The characterization of these regimes governed by yhe viscosity ratio and by the strength of heterogeneity is illustrated in numerical simulations of secondary oil withdrawal from a reservoir subject to the overburden due the weight of the overlaying formations. / Neste trabalho desenvolvemos a modelagem computacional dos fenômenos inerentes ao acoplamento hidromecânico que governam o escoamento de dois fluidos imiscíveis em uma matriz porosa heterogênea e deformável. As equações do modelo na escala de Darcy são decompostas em dois subsistemas associados a poromecânica e ao transporte dos fluidos. Neste contexto novos métodos numéricos são propostos para a computação da velocidade de Darcy baseados em técnicas de pós-processamento de Petrov-Galerkin em conjunção com métodos localmente conservativos para a equação hiperbólica de transporte da saturação aliados à técnica de decomposição de operadores para a computação dos efeitos da evolução temporal da porosidade induzidos pela deformação da matriz porosa sobre o transporte. As simulações numéricas do modelo resultante nos permite identificar diferentes regimes do acoplamento hidromecânico durante o processo de extração secundária de petróleo. Em particular analisamos a influência da razão de viscosidade entre os fluidos e da heterogeneidade da matriz porosa sobre os diferentes regimes de acoplamento. Dentre os vários fenômenos capturados no modelo damos particular ênfase ao surgimento de um processo de compactação retardada do reservatório devido à inundação de água onde, em particular, ilustramos seu efeito sobre as curvas de produção de petróleo. No contexto da modelagem estocástica analisamos também os efeitos das heterogeneidades e incertezas presentes nos coeficientes de permeabilidade e das constantes elásticas do meio poroso sobre os diferentes regimes do acoplamento geomecânico. A caracterização destes regimes governados pela razão de viscosidade e pelo coeficiente de variação das heterogeneidades é ilustrada por meio de simulações numéricas do processo de extração secundária de um reservatório sujeito ao peso das camadas superiores.