Nesta tese estudamos o fluxo dirigido, a primeira componente na expansão de Fourier da distribuição azimutal das partículas emitidas. Diferente do fluxo elíptico, que é muito bem estudado e descrito na literatura, a física que gera este observável ainda não é muito conhecida. Mostramos que este observável é altamente sensível a condições iniciais, comparando vários resultados numéricos para diferentes condições iniciais, entre analíticas e numéricas. Propomos que o fluxo dirigido também é sensível à aceleração longitudinal e formulamos um modelo analítico baseado nesta hipótese. Este modelo sugere quais ingredientes são relevantes para o fluxo dirigido. Ele é confrontado com sucesso com cálculos numéricos, resultados experimentais e cálculos que não incluem a aceleração longitudinal. / In this thesis we study the directed flow, the first component in the Fourier\'s expansion of the azimuthal distribution of emitted particles. Unlike the elliptic flow, which is well studied and described in the literature, the physics that generates this observable is not yet well described. We show that this observable is highly sensible to the initial conditions, comparing several numeric results with different initial conditions, between analytic and numeric ones. We propose that the directed flow is also sensitive to the longitudinal acceleration and we formulate an analytic model based in this hypothesis. This model suggests which ingredients are relevant to the directed flow. It is confronted with success against numeric calculus, experimental results, and calculus that do not include the longitudinal acceleration.

O objetivo deste estudo foi caracterizar a dinâmica das ondas de areia presentes no interior da Baía de São Marcos em São Luís, estado do Maranhão, utilizando dados de campanhas de batimetria bimestral e granulometria, para determinar a geomorfologia de fundo, além de séries temporais eulerianas de velocidade e variação da maré dos anos de 2011 e 2012 para validar um modelo hidrodinâmico local. O posicionamento horizontal e vertical nos conjuntos de dados batimétricos, digitalizados em transectos longitudinais, forneceu corredores de transporte que concordaram com os obtidos por meio do modelo numérico. Foram registradas ondas de areia com comprimento e altura superiores a 342 m e 6 m, respectivamente. A migração horizontal chegou a 1,8 m/dia e as intensidades de corrente a 1.84 m/s sobre o campo de ondas de areia e 2.58 m/s nos canais adjacentes. O Cabeço do Mearim e a Ilha do Medo são os principais responsáveis pela divisão dos regimes hidrodinâmicos locais forçados pela maré, os quais controlam os padrões morfológicos e migratórios das feições de fundo. Os mapas residuais de velocidade aliados aos coeficientes de dominância de maré calculados demonstraram que as principais forçantes do sistema são intensas nos canais e ao sul da Ilha do Medo e menos pronunciadas nas planícies rasas do sistema estuarino. As técnicas utilizadas neste estudo possibilitaram o estabelecimento de um modelo conceitual de corredores de transporte que rege o equilíbrio dinâmico do sistema local. Esses corredores são formados principalmente pelo canal principal da Baía de São Marcos localizado na porção oeste das feições submersas, predominando o transporte das correntes de vazante, pelo Canal do Boqueirão no qual predominam as correntes de maré enchente e pelo canal transversal situado a leste das ondas de areia, responsável por fluxos principalmente de maré enchente que podem transportar sedimentos ou energia para o sistema de canais principais. Este modelo forneceu conhecimento basal para o planejamento de atividades de uso, exploração e conservação dos sedimentos na Baía de São Marcos / The aim of this study was to characterize sand wave dynamics in São Marcos Bay (Maranhão state). Using data obtained from consecutive bathymetry campaigns, bottom sediment distribution, tide level and stationary current meters time series at this site from 2011-2012 years, bed morphology evolution was determined and a process-based hydrodynamic model was validated. Registering consecutive sand wave positioning in longitudinal transects provided bed features migration, generating transport pathways that agreed with model results. Sand waves observed were up to 6 m high and 342 m long and migrate up to 1.8 m/day, under depth-averaged current conditions up to 1.84 m/s above the sand wave field and 2.58 m/s in the adjacent channels. Cabeço do Mearim and Medo Island represents the features responsible for separate both tidal hydrodynamic regimes that control bottom migration and morphologic patterns. Residual current distribution and tide dominance coefficients showed that the controlling hydrodynamic forces of the system are more intense in the main channels and southward Medo Island, while weaken as depth reduces eastward. The methods used in this study provide a reliable conceptual model of transport pathways that control the local dynamic equilibrium, composed by the main channel of Sao Marcos Bay, where ebb dominance occurs, by the Boqueirão Channel strongly dominated by flood currents and by the transversal channel located eastward the bottom features, also flood dominated and responsible for transport sediment and energy to the sand wave field. This approach provided the bases for planning activities regard use, conservation and exploitation of sediments in São Marcos Bay

Para serem classificadas e aprovadas por uma sociedade classificadora, todas as estruturas offshore são submetidas a análises baseadas em regras padrão; os critérios de estabilidade utilizados são baseados no código IMO MODU (Internacional Maritime Organization Mobile Offshore Drilling Units), que referencia quase todos os tipos de unidades flutuantes, como de superfície, semi-submersíveis, e auto elevatórias, entretanto, encontram-se problemas ao tentar enquadrar alguns conceitos inovadores a um desses tipos, devido às grandes diferenças entre o existente e os novos projetos. A fim de prever o comportamento de uma estrutura flutuante, são necessárias análises de estabilidade que predigam o comportamento da plataforma em operação intacta, e eventualmente em caso de avarias. Com o propósito de superar dificuldades e encontrar os critérios apropriados, foi realizado. em conjunto pelo Departamento de Engenharia Naval e Oceânica da USP e Petrobras, esse estudo para gerar análises que cerceiem o comportamento desses novos tipos de plataforma e adéqüem as regras existentes aos novos conceitos para certificações futuras. Pode se observar que unidades do tipo FPSO são as mais comuns em campos de produção brasileiros por apresentarem grande área de convés, capacidade de armazenamento e serem unidades cuja operação é muito conhecida, além de terem baixos custos de construção, seja ela inteiramente construída ou apenas convertida. Entretanto, esse tipo de unidade apresenta movimentos não adequados para a utilização de Steel Catenary Risers (SCRs), inviabilizando sua utilização em águas ultra-profundas. Analisando as condições brasileiras, nota-se que ao considerar ondas, corrente e vento, as relações dimensionais de um FPSO não teriam a melhor proporcionalidade possível, principalmente devido às interferências hidrodinâmicas proporcionadas pelo swell. Isso impeliu o desenvolvimento de um novo conceito que atendesse melhor a função especifica da unidade, batizado monocoluna. Para esse conceito, foram gerados inúmeros cascos, porém apenas alguns deles foram escolhidos como ideais para serem submetidos a mais minuciosas análises, e nessa dissertação se discutem os critérios de estabilidade que devem ser aplicados a monocoluna. Todas as análises foram conduzidas considerando métodos numéricos e as dimensões finais foram aplicadas a ensaios em tanques de provas para que se comprovasse a eficiência dos sistemas criados. / To be classified and approved by a classification society, all offshore structures shall be submitted and analyzed according to standard rules. The stability criteria are based on the IMO MODU (International Maritime Organization Mobile Offshore Drilling Units) Code which has reference to almost all types of floating units such as surface, column-stabilized and self elevating. Although it refers to a wide range of naval systems, problems were found when dealing with new concepts due to differences between these concepts and those presented by the rules. In order to predict the behavior of a floating structure, it is necessary to perform stability analyses that foresee how the platform will respond when in operation either intact or eventually damaged. With that in mind, this study that would analyze and evaluate the existing rules came up along with the Department of Naval and Ocean Engineering of the University of São Paulo and Petrobras, this study intends to check the applicability of the existing rules and propose more adequate rules for the monocolumn. It is possible to observe that FPSO units are more common at the Brazilian oil fields due to the presence of great deck area and storage capacity, their operation is well known, they have low constructions costs either if they are built from scratch or converted. Even so, this type of unit presents inadequate responses to the use of Steel Catenary Risers (SCRs), what doesnt allow its use in ultra deep water. Analyzing the Brazilian weather and sea condition, specially focusing on waves, sea strings and wind, the FPSO dimensions are not the best, especially due to the swell hydrodynamic responses. That forced the development of a new concept that better fulfill the units specific function, named monocolumn. Lots of units were defined as valid, but only some with the best responses were chosen for deeper analysis, therefore this study discusses the stability criteria that shall apply to this concept. All the analyses were conduced considering numerical methods and among all the possibilities, final dimensions were generated and prototypes were built and tested in test tanks to prove their efficiency.

O objetivo deste estudo foi o de avaliar os efeitos da irradiação laser de Er,Cr:YSGG em superfícies dentinárias no tratamento da hipersensibilidade dentinária cervical, em busca de um protocolo para ser aplicado clinicamente. Para o teste de permeabilidade, foram preparados 144 pré-molares, as coroas seccionadas e as raízes impermeabilizadas. Duas áreas de irradiação antagônicas foram delimitadas e livres da impermeabilização (controle e experimental). A seguir, os dentes foram subdivididos em dois sub-grupos, diferindo o condicionamento da superfície irradiada (EDTA 24% e ácido fosfórico 35%) e em grupos diferindo o protocolo:G1)Er:YAG, 60mJ/2Hz; G2)0,25W; G3)0,5W; G4)0,75W; G5)1W, G6)1,25W; G7)1,50W; G8)1,75W G9)2W. Após as irradiações, os espécimes foram imersos em azul de metileno 2% por 4 horas, e incluídos em resina epóxica para a realização dos cortes longitudinais. Estes tiveram suas imagens trabalhadas em computador para mensuração do nível de infiltração. Os dados foram submetidos à análise estatística. O Sub-grupo 1, condicionado com EDTA, apresentou diferenças entre os grupos sendo que as amostras irradiadas com Er:YAG demonstraram menor infiltração, diferindo estatisticamente dos grupos 3, 6 e 9. Os resultados do sub-grupo 2 mostraram que as médias das amostras irradiadas com Er:YAG tenderam a zero entretanto, não houve diferença entre os grupos. Na Fase B, fragmentos de dentina foram obtidos da região cervical de dentes humanos, preparados para análise em microscopia eletrônica de varredura. Morfologicamente, observou-se oclusão parcial dos túbulos dentinários após irradiação com Er:YAG e Er,Cr:YSGG nas condições de 0,25W e 0,50W. A partir de 0.75W, foi observado abertura dos túbulos e à medida que as energias aumentaram, foram observadas carbonização e fendas. De posse dos resultados dos trabalhos in vitro, foram selecionados os parâmetros para a aplicação e o acompanhamento clínico de 1 mês: G1)controle (placebo); G2)Er:YAG; G3)Er,Cr:YSGG 0,25W e G4)Er,Cr:YSGG 0,75W. Após a triagem, foram selecionados voluntários de acordo com critérios de exclusão e inclusão. O nível de sensibilidade de cada voluntário foi avaliado através da escala visual analógica de dor (VAS) com auxílio do ar da seringa tríplice 1 semana antes (Pré-1), 5 minutos anterior ao tratamento (Pré-2), após 5 minutos (Pós-1), 1 semana (Pós-2) e 1 mês após o tratamento (Pós-3). Os dados foram coletados e submetidos à análise estatística separadamente para os dois estímulos realizados: spray de ar e sonda exploradora. Tanto para o estímulo ar quanto para o estímulo sonda, não foram observadas diferenças estatisticamente significantes nas escalas Pré-1 e Pré-2, concluindo que os pacientes estavam padronizados e não houve efeito da profilaxia nos níveis de dor. Ao estímulo do spray de ar, nota-se uma redução nos níveis de dor na escala Pós-1, porém há uma estabilidade dos valores das escalas seguintes. O grupo 2 (Er:YAG) apresentou o menor nível de dor quando comparado aos outros grupos. Ao estímulo mecânico foi observado que o grupo 4 (Er,Cr:YSGG 0,50W) demonstrou o decréscimo de dor mais acentuado imediatamente após o tratamento, porém ao final do estudo, apresentou os maiores níveis de dor. Os grupos 1, 2 e 3 apresentam redução de dor, porém estatisticamente diferentes do grupo 4. Com base nos resultados apresentados e dentro dos limites e parâmetros estudados, pode-se concluir que nenhuma condição foi capaz de eliminar completamente a microinfiltração e diminuir a permeabilidade dentinária; porém o laser de Er:YAG e o laser de Er,Cr:YSGG 0,25W apresentaram resultados satisfatórios nos três estudos realizados. / The aim of the present study was to determine the correct parameters of the Er,Cr:YSGG laser in the treatment of cervical dentin hypersensitivity. This work was presented in 3 different stages. In the first one, it was evaluated the decrease in dentin permeability of dentinal tubules after Er,Cr:YSGG laser irradiation in radicular surfaces. Ninety premolars were prepared with its crows sectioned, and the roots completely impermeabilized. Two antagonist areas of irradiation were determined as control and experimental. Each surface was conditioned with EDTA 24% (sub-group1) and phosphoric acid 35% (sub-group2) and the selected parameters were: 1)Er:YAG, 60mJ, 2Hz, 4 irradiations of 20sec each, defocused mode; and groups 2 to 9 received irradiation with Er,Cr:YSGG laser, 20Hz, Z6 tip, 600µm diameter, defocus mode, 0% of air and water: 2)Er,Cr:YSGG 0,25W; 3) 0,5W; 4) 0,75W; 5) 1,0W; 6) 1,25W, 7) 1,50W, 8) 2W; 9) 2 W. After irradiation, samples were immersed in a solution of methylene blue for 4 hours, washed for 5 min and included in epoxy resin to allow longitudinal cuts. The images were digitalized and computed worked. Data was statistically analyzed. Although the samples irradiated with Er:YAG showed less microleakage, the sub-group 1 showed differences between the groups, statistically different from groups 3, 6 e 9. The results of the sub-group 2 showed that the mean values of the Er:YAG samples had a tendency to be negative, however, no differences were detected between the groups. In the second stage, cuts from the cervical area were obtained and prepared for scanning electron microscopy to evaluate the superficial morphology. It was observed the partial closure of dentinal tubules after the irradiation with Er:YAG and Er,Cr:YSGG laser in the 0.25 and 0.50W protocols. From the 0.75W until 2W, it was observed the dentinal tubules opened as the energy densities raised. With the results of the in vitro studies, the parameters were selected: G1)control; G2)Er:YAG; G3)Er,Cr:YSGG 0,25W e G4)Er,Cr:YSGG 0,75W. Thirty subjects, who met the entry criteria, were admitted into the study. The assessment method used to quantify sensitivity was the cold air syringe, recorded by the visual analogue scale (VAS), prior to treatment as baseline (Pre-1), immediately before (Pre-2) and immediately after (Post-1) the topical treatment, after 1 week (Post-2) and after 1 month (Post-3). Teeth were assigned to the 4 groups. After the follow-up, data was collected and submitted to statistical analysis for both kinds of stimulus: evaporative (air) and mechanical (probe). For both air and probe it was not observed differences among the Pre-1 and Pre-2 moments, for what it can be concluded that patients were standardized. Analyzing the evaporative stimulus, it can be observed the reduction in the pain level immediately after the treatment; however there was stability in the next values. Group 2 (Er:YAG) showed the least level of pain. Throughout the mechanical stimulus, it was observed that group 4 (Er,Cr:YSGG 0,50W) showed the most pronounced decrease of pain immediately after treatment, however, at the end of the study, the levels of pain increased. Groups 1, 2 e 3 showed reduction of pain, statistically different from the group 4. Based on the results and within the limits of this study, it can be concluded that none of the parameters and lasers studied were capable of eliminate the microleakage and decrease the dentin permeability, however, the Er:YAG and Er,Cr:YSGG 0,25W lasers showed satisfactory results in the three studies performed.

Este trabalho teve como objetivo analisar os possíveis efeitos de um aumento do nível do mar no padrão de correntes no Sistema Estuarino de Santos (SP), através do uso do modelo hidrodinâmico do Delft3D-FLOW, considerando diferentes taxas de aumento de acordo com o quinto relatório do Intergovernmental Panel on Climate Change (AR5). Os resultados indicam alteração na velocidade da corrente ao longo do domínio implementado, mais evidente durante a sizígia. Observa-se um aumento da magnitude da corrente em praticamente todo o Canal de São Vicente e redução da magnitude nos canais do Porto de Santos, canal de Bertioga e na região interna do Estuário de Santos. Os resultados do modelo numérico foram comparados com diversos dados coletados na região de estudo e verificou-se a correta representação dos padrões de circulação da área. Este estudo comprovou a importância de utilizarmos resultados de um modelo de maior escala (HYCOM) como forçantes, através da condição de fronteira denominada Riemann, permitindo que o modelo represente fenômenos de baixa frequência, que geram circulações e variações do nível do mar com a mesma ordem de grandeza dos efeitos da maré astronômica na área de estudo. / This study aimed to analyze the possible effects of a sea level rise in Sistema Estuarino de Santos (SP) circulation pattern, through the use of Delft3D-FLOW Hydrodynamic Model considering different elevation rates according to Intergovernmental Panel on Climate Change fifth report (AR5). The results indicate change in the current\'s magnitude, being more evident during the spring tide. There is an increase in the velocity practically all over São Vicente Channel and the reduction of magnitude in the Porto de Santos and Bertioga channels and in the inner region of the estuary. The numerical model results were compared with several measured data and it was verified that the model correctly representats the circulation patterns of the area. This study proved the importance of using results of a larger scale model (HYCOM), forced through a boundary condition called Riemann, allowing the model to represent low frequency phenomena, which generate sea level variations with the same order of magnitude of the effects of the astronomical tide in the study area.

O trabalho consiste em análises experimental, teórica e computacional do escoamento dos gases de exaustão através de um conversor catalítico platina-paládio, instalado num motor de combustão interna movido a etanol. Foram realizados ensaios dinanométricos no motor para análise das medidas experimentais no sistema de exaustão e para aquisição de valores das propriedades termodinâmicas, de transporte e de concentrações químicas, os quais serviram de dados iniciais para a simulação computacional desenvolvida com a utilização dos softwares CFX e MFIX. Os programas resolvem um conjunto de equações conservativas que permitem a análise da variação da pressão, temperatura, velocidade e composição química dos gases de escape ao longo do suporte monolítico. Além de avaliar a formação e os níveis das emissões provenientes da combustão da mistura ar-combustível. A eficiência catalítica no primeiro suporte do conversor foi de 11% THC, 100% NOx e 20% CO. Foi verificada uma diferença de 1,23% entre a velocidade média experimental e a simulada. Modelos matemáticos foram aplicados no estudo da perda de carga no conversor catalítico e na relação difusão-reação do consumo e formação das espécies químicas. / The thesis describes computational, experimental, and theoretical analysis of the exhaust gases flow through a Pt/Pd catalytic converter installed on internal combustion engine burning ethanol. The obtained values related to energy properties and mass transport in experimental tests is the base of initial values for development of the computational simulation by using CFX and MFIX software. The programs solves a group of conservative equations that allow to analysis of variation such as pressure, temperature, and also, velocity of exhausting gases along the monolithic support, moreover to evaluate the formation of gases and its emission levels on the incoming air-fuel mixture combustion and its respective chemical reactions of oxidation. The catalytic efficiency through the first monolith of the converter were about of 11% THC, 100% NOx e 20% CO. It was verified also a small difference of 1,2 % between the experimental and the simulated average velocity. In addition mathematical models were applied on the study of the load loss in catalytic converter, diffusion-reaction of the consumption and also formation of chemical species.

Wave and tides are important drivers of circulation, sediment transport and water exchanges between ocean and lagoon in atolls, which in turn, affect the formation and stability of reef islands. Through a combination of field measurements and numerical modelling, this thesis examines the wave- and tidally-induced processes at Rocas Atoll and their implications on sediment dynamics. This comprehends the morphological responses of reef islands, including the effects of sea level rise. Wave, current, tide and topo-bathymetric data were collected during three expeditions to Rocas Atoll, totaling 75 days of in situ measurements. A spectral wave model has been implemented and validated for the Rocas Atoll. Our results demonstrated that the mechanism of circulation and the wave propagation that affects the reef islands morphology are controlled by the interaction of wave climate with the atoll topography. Being under mesotidal setting, there is a strongly tide modulated process in Rocas. The offshore wave climate is dominated by southeast trade wind wave and swell from south and north mid-latitude hemispheres. The swell occurrence has a marked seasonality whereas the southeast wind waves persist during the whole year. Offshore waves are filtered by the reef rim resulting in a more homogenous lagoon wave climate, which is controlled by tide and reef topography. Offshore extreme events are promoted by energetic swells, either from north or south hemispheres. However, extreme events in the lagoon only occur when such offshore events are combined with spring high tide. Wind waves that persistently break on the windward side of the atoll plays an important role on the overall circulation. They pump water into lagoon creating wave- generated currents that flow from the windward to the leeward side of the atoll. A water level threshold exists due to the large tidal oscillation, blocking inflow by wave pumping at lower water levels. This results in periodic variations in the relative importance of tidal controls in lagoon circulation along a tidal cycle interval. Such mechanism described for Rocas Atoll can be extended to other similar mesotidal atolls. The reef islands are located on the leeward of the atoll and present higher morphological changes in response to northern swell. However, no significant net erosion was observed on daily and seasonal time scale, with eroded parts being compensated by accretion on adjacent parts. Conversely, Farol Island had a substantial accretion on a decadal time scale changing from an elongated ridge morphology to horse-shoe shape with three ridges and an intertidal central depression. The changes in the planform configuration were characterized by ocean shoreline erosion and lagoon shoreline progradation, representing net lagoonward migration. Cemitério Island remains stable for the same period, anchored by exposed consolidated sediments on both shores. Results indicate the resilient nature of reef islands and their potential adjustment to changes in boundary conditions. In terms of wave refraction, Rocas Atoll works as a platform reef due to its morphology. Wave vectors converge mainly on the leeward side and an interference zone can be observed from the windward side trough the lagoon. Such refraction pattern controls the location of reef islands and shingle bank on Rocas. Sea level rise displaces the wave convergence zone according to the incident wave incidence climate (swell or wind wave). This indicates that under sea level rise scenarios areas prone to sediment accumulation may become less stable, although not implying in the erosion of reef islands. The results provided an unprecedented dataset for Rocas Atoll, which improves the understanding about the mechanisms that control its reef islands morphodynamics and their ability adapt to changes in boundary conditions. / Os processos induzidos por ondas e marés em atóis são importantes forçantes da circulação, transporte de sedimentos e troca de água entre a laguna e oceano, que por sua vez, afetam a formação e estabilidade das suas ilhas recifais. Através da combinação de modelos numéricos e experimentos de campo, este trabalho teve por objetivo o estudo dos processos induzidos por ondas e marés no Atol das Rocas e suas implicações na dinâmica de sedimentos das ilhas recifais, considerando os efeitos do aumento do nível do mar. Experimentos de campo forneceram séries temporais de ondas, correntes, mares e informações topo-batimétricas ao longo de três expedições ao Atol das Rocas, totalizando 75 dias de levantamentos. Um modelo numérico de propagação de onda foi implementado e validado para a região. Os resultados demonstram que o mecanismo de circulação e de propagação de ondas, que afetam as ilhas recifais, é controlado pela interação do clima de onda com a topografia do atol, sendo fortemente modulados pelas flutuações de meso-maré. O clima de ondas ao largo do atol é dominado por vagas formadas pelos ventos alísios de sudeste e por ondulações geradas em latitude médias de ambos os hemisférios. A incidência das ondulações no atol apresenta uma forte sazonalidade enquanto que a vagas de sudeste persistem ao longo do ano. As ondas ao largo são filtradas pela borda do atol, resultando em um clima de ondas na laguna mais homogêneo e controlado pela maré e topografia do atol. Eventos extremos ao largo são ocasionados por ondulações energéticas tanto do hemisfério sul quanto do hemisfério norte. No entanto, os eventos extremos na laguna só ocorrem quando os eventos energéticos ao largo ocorrem em conjunto com maré alta de sizígia. As vagas que quebram constantemente no lado do atol exposto ao vento são importante forçantes na circulação geral do atol. A partir do processo de quebra, elas são responsáveis por bombear água para a laguna, criando intensas correntes geradas por ondas que fluem do lado exposto para o lado protegido. Este processo, modulado pela maré, resulta em variações periódicas da importância relativa da maré no controle da circulação. Foi também observada a presença de ondas longas dentro da laguna (infragravitacionais) provocada pela quebra do espectro de ondas incidente no recife. Através desses dados, o volume de fluxo de troca de água e o coeficiente de atrito no Barretão foram estimados. O mecanismo descrito para Rocas pode ser aplicado em outros atóis semelhantes sob regime de mesomaré, os quais ainda hoje têm sido pouco estudados. As ilhas recifais estão localizadas no lado protegido do atol e apresentam maiores modificações morfológicas em resposta a incidência de ondulações de norte. No entanto, não foi observado um balanço sedimentar negativo em escala diária e sazonal, com partes erodidas da ilha sendo compensadas por acresção nas partes adjacentes. Em escala decadal, a Ilha do Farol apresentou substancial acréscimo em área (59.6% em 75 anos), modificando sua forma alongada para uma forma de ferradura com formação de uma depressão central. Durante esse processo, o lado da ilha voltado para o oceano foi erodido, enquanto que o lado da laguna foi acrescido, caracterizando uma migração da ilha para a laguna. Não foram observadas modificações significativas na ilha do Cemitério, a qual está estabilizada atualmente pela presença de sedimentos consolidados expostos nos dois lados da ilha. Os resultados indicam que as ilhas são feições resilientes, capazes de se ajustar as mudanças nas condições de contornos. No processo de refração das ondas, devido a sua morfologia, o Atol das Rocas funciona com uma plataforma recifal. Os vetores de ondas convergem no lado protegido e zonas de interferência podem ser observadas no lado exposto e na parte central da laguna. A localização das ilhas e do banco Zulu está relacionada com o padrão de refração, que promovem locais favoráveis à deposição de sedimentos no atol. O aumento do nível do mar promove um deslocamento na posição de convergência das ondas de acordo com o tipo de onda incidente. Isto indica que neste cenário futuro, as áreas deposicionais podem se tornar mais instáveis no atol promovendo o deslocamento das ilhas, mas não necessariamente em uma erosão generalizada. Os resultados obtidos no desenvolvimento deste trabalho forneceram uma série de informações inéditas para o Atol das Rocas permitindo elucidar questões importantes acerca da capacidade de modificações das ilhas recifais em resposta aos processos oceanográficos dominantes no atol.

Em uma aeronave, dispositivos de hiper-sustentação à altos ângulos de ataque promovem a formação de esteiras. Tais esteiras influenciam o desempenho aerodinâmico. A esteira do eslate, por exemplo, afeta o ponto de transição do elemento principal da asa e é a fonte de ruído mais importante na estrutura do avião. Devido a geração de sustentação estas esteiras são assimétricas. Corpos imersos em escoamento cisalhante também produzem esteiras assimétricas, com importantes aplicações para a indústria petrolífera. Existem aspectos de tais escoamentos que precisam de investigação. Por exemplo, não há consenso sobre se pode ou não a assimetria suprimir desprendimento de vórtice ou como afeta o desprendimento da frequência. Na verdade, existe uma aparente discrepância entre os resultados encontrados na literatura. O objetivo do presente trabalho é contribuir para esta questão. A idéia foi investigar a influência da assimetria em um perfil de esteira bidimensional sob desenvolvimento temporal. O perfil da esteira assimétrica foi obtido por uma combinação entre um perfil de uma esteira gaussiana e um perfil tangente hiperbólico da camada de mistura. Foi desenvolvido uma análise bidimensional (2D) da teoria de estabilidade linear para o perfil. O trabalho também incluiu simulações numéricas diretas (DNS) bidimensionais da evolução da perturbação usando formulação característica das equações compressíveis de Navier-Stokes na forma não-conservativa. Os resultados mostraram que a assimetria reduz o frequência de desprendimento para a faixa investigada do parâmetro de assimetria 0 \'< OU =\' K \'< OU =\' 0,25. Para pequenos valores deste parâmetro os resultados mostraram que a assimetria promove a estabilidade. Efeitos do número de Mach na esteira assimétrica também foram investigados. Os resultados mostraram que o aumento do Ma reduziu a máxima taxa de amplificação e a banda instável. Além disso, os resultados da literatura foram reconciliados, levando-se em conta a variação do coeficiente de arrasto com a assimetria. Portanto, uma possível explicação para a controvérsia foi oferecido. / In an aircraft, high-lift devices operating at high angle of attack promote the formation wakes. Such wakes influence the aerodynamic performance. The slat wake, for example, affects the transition point of the wing main element and is the most important source of noise in the airframe. Owing to the generation of lift these wakes are asymmetries. Bodies immersed in a shear flow also produce asymmetric wakes, with important applications to the oil industry. There are aspects of such flows that need investigation. For instance, there is no consensus about whether or not the asymmetry can suppress vortex shedding or how it affects the shedding frequency. Indeed there is an apparent discrepancy between results found in literature. The aim of the present work was to contribute to this issue. The idea was to investigate the influence of asymmetry on a two-dimensional wake profile under temporal development. The asymmetric wake profile was obtained by a combination between a Gaussian wake profile and a hyperbolic tangent mixing layer profile. The bidimensional (2D) linear stability theory analysis of the profile was performed. The work also included 2D Direct Numerical Simulation (DNS) using the characteristic formulation of the compressible Navier-Stokes equations in non-conservative form. The results showed that the asymmetry reduces the shedding frequency for the range of 0 \'< OU =\' K \'< OU =\' 0,25 investigated. For small values of the asymmetric parameter the results showed that the asymmetry promotes stability. Effects of the number of Mach in asymmetric wake also were investigated. The results showed that the increase of Ma reduced the maximum rate amplification and the band unstable. Moreover, the results from literature were reconciled by taking into account the variation of the drag coefficient with the asymmetry. Therefore, a possible explanation for the controversy was offered.

A investigação dos mecanismos de instabilidade pode ter um papel importante no entendimento do processo laminar para turbulento de um escoamento. Análise de instabilidade de uma camada limite de uma linha de estagnação compressível foi realizada no contexto de teoria linear BiGlobal. O estudo dos mecanismos de instabilidade deste escoamento pode proporcionar uma visão útil no desenho aerodinâmico das asas. Um novo procedimento foi desenvolvido e implementado computacionalmente de maneira sequencial e paralela para o estudo de instabilidade BiGlobal. O mesmo baseia-se em formar a matriz esparsa associada ao problema discretizado por dois métodos: pontos de colocação de Chebyshev-Gauss-Lobatto e diferenças finitas, além das combinações destes métodos. Isto permitiu o uso de bibliotecas computacionais eficientes para resolver o sistema linear associado ao problema de autovalor utilizando o algoritmo de Arnoldi. O desempenho do método numérico e código computacional proposto são analisados do ponto de vista do uso de métodos de ordenação dos elementos da matriz, coeficientes de preenchimento, memória e tempo computacional a fim de determinar a solução mais eficiente para um problema físico geral com técnicas de matrizes esparsas. Um estudo paramétrico da instabilidade da camada limite de uma linha de estagnação foi realizado incluindo o estudo dos efeitos de compressibilidade. O excelente desempenho código computacional permitiu obter as curvas neutras e seus respectivos valores críticos para a faixa de número de Mach 0 \'< OU =\' Ma \'< OU =\' 1. Os resultados confirmam a teoria assintótica apresentada por (THEOFILIS; FEDOROV; COLLIS, 2004) e mostram que o incremento do número de Mach reduz o numero de Reynolds crítico e a faixa instável do número de ondas. / Investigation of linear instability mechanisms is essential for understanding the process of transition from laminar to turbulent flow. An algorithm for the numerical solution of the compressible BiGlobal eigenvalue problem is developed. This algorithm exploits the sparsity of the matrices resulting from the spatial discretization of the enigenvalue problem in order to improve the performance in terms of both memory and CPU time over previous dense algebra solutions. Spectral collocation and finite differences spatial discretization methods are implemented, and a performance study is carried out in order to determine the best practice for the efficient solution of a general physical problem with sparse matrix techniques. A combination of spectral collocation and finite differences can further improve the performance. The code developed is then applied in order to revisit and complete the parametric analyses on global instability of the compressible swept Hiemenz flow initiated in (THEOFILIS; FEDOROV; COLLIS, 2004) and obtain neutral curves of this flow as a function of the Mach number in the 0 \'< OU =\' Ma \'< OU =\' 1 range. The present numerical results fully confirm the asymptotic theory results presented in (THEOFILIS; FEDOROV; COLLIS, 2004). This work presents a complete parametric study of the instability properties of modal three dimensional disturbances in the subsonic range for the flow conguration at hand. Up to the subsonic maximum Mach number value studied, it is found that an increase in this parameter reduces the critical Reynolds number and the range of the unstable spanwise wavenumbers.

As desembocaduras lagunares são sistemas costeiros dinâmicos e complexos em função de seu controle por diversos fatores ambientais, como amplitude de maré, energia de ondas e aporte fluvial. Essas variáveis atuam em conjunto produzindo condições hidrodinâmicas únicas e uma variedade de feições deposicionais. Estes sistemas, compostos por um canal principal e por deltas de maré, possuem fortes influências sobre a evolução da região costeira adjacente. O objetivo deste trabalho é avaliar a dinâmica da desembocadura de Cananéia, a fim de compreender os processos que governam as alterações morfológicas da região, considerando as prováveis influências do delta de maré vazante. Através de imagens aéreas e cartas náuticas históricas foi possível analisar as alterações morfológicas da desembocadura e do delta ao longo das últimas décadas. Posteriormente, foi aplicado o modelo numérico MIKE 21 para simular a propagação de ondas, a hidrodinâmica e o transporte sedimentar na região em duas situações batimétricas e em diferentes casos de ondas incidentes. Para tanto, utilizaram-se dados coletados in situ, resultados de modelos globais (WW3 e CFSR) e informações obtidas na literatura. Os resultados mostram alterações na morfologia da desembocadura com o predomínio de processos erosivos na margem norte, migração do canal e do delta para nordeste, aumento volumétrico do delta e avanço deste em direção ao oceano. Além disso, notou-se que a margem norte é exposta a maiores forças de onda e que, em ambas as margens, esta diminuiu ao longo do período analisado. Os resultados indicam a ação do delta de maré vazante como principal agente transformador de ondas, sendo a sua variação morfológica determinante para a ação das ondas nas margens do canal. A circulação é controlada predominantemente pela maré e o transporte de sedimentos, embora limitado, é aumentado sob o efeito sinérgico entre a ação de ondas e de maré. Devido a sua morfologia e hidrodinâmica, a margem norte é submetida à maior influência de ondas e de maré, resultando em processos erosivos. A dinâmica sedimentar reflete a complexidade deste ambiente. / Inlets are dynamic and complex coastal systems subjected to a variety of forces such as tidal range, wave energy and fluvial discharge. Combinations of these variables produce unique hydrodynamic conditions and a variety of depositional features. These systems, consisting of a main channel and tidal deltas, have strong influence on the evolution of the coastal zone. The aim of this study is to evaluate the dynamics of the Cananéia inlet in order to understand the processes that control the morphological changes in the region, considering the influence of its ebb-tidal delta morphology. Based on aerial photographs and historical nautical charts the morphological changes of the inlet and delta were analyzed over the last decades. Subsequently, the MIKE 21 numerical model was applied to simulate the wave propagation, the hydrodynamics and sediment transport in the region, for two different bathymetric situations and several wave scenarios. Therefore, we used in situ data, global model results (WW3 and CFSR) and information from the literature. Results show changes in the morphology of the inlet with the predominance of erosion on its northern margin, the migration of the channel and delta northeasterly, and the delta volume increase and its growth towards the ocean. Furthermore, it was noted that the northern margin is exposed to greater wave power and on both margins the wave power decreased over the analyzed period. The results show the action of the ebb tidal delta as the main transforming agent of the incoming waves and its morphological variation determines the action of the waves on the margins of the channel. The circulation is controlled predominantly by the tide and the sediment transport, although limited, is increased under the synergistic effect between the action of waves and tide. Due to its morphology and hydrodynamics, the northern margin is subjected to greater influence of waves and tide, resulting in erosional processes. The sediment dynamics reflects the complexity of this environment.