Forças eletro-hidrodinâmicas apresentam boas qualidades para a utilização como meio de produzir e manipular escoamentos. Um de seus grandes méritos consiste na falta de partes móveis para a introdução de quantidade de movimento em escoamentos. Foi realizado um estudo experimental para a investigação e comparação de três diferentes configurações dos eletrodos usados para a produção de dispositivos eletro-hidrodinâmicos gerados por descarga de barreira dielétrica. Uma configuração é composta de eletrodos retangulares planos e a outra de um fio e um eletrodo retangular plano. A outra configuração usa uma nova configuração com um eletrodo plano de borda serrilhada, como eletrodo ativo, e um eletrodo retangular plano isolado. Todas as configurações foram investigados para entender o comportamento na produção de escoamento. Medições de tubo Pitot dos perfis de velocidade dos jatos de parede foram feitas em várias distâncias a partir da região da descarga elétrica. Na sequência, a medição do escoamento ao longo do eletrodo serrilhado foi realizada. Assim, pretende-se determinar as características de escoamento tridimensionais produzidas por esta configuração. Os resultados mostram melhores características da configuração serrilhado para ser utilizado na produção de escoamento mais intensos. / Electro-hydrodynamic forces have good qualities to be used to produce and manipulate flows. One of its great merits is the lack of moving parts to introduce momentum in flows. An experimental study for measure and comparing three different configurations of electrodes used for the production of electro-hydrodynamic devices generated by dielectric barrier discharge was performed. One configuration is composed of rectangular at electrodes and the other of a wire electrode and a rectangular at electrode. The other uses a new configuration with a serrated edge flat plane electrode, as the active electrode and an isolated rectangular flat. All configurations are investigated to understand the behavior in the production of the flow. Pitot tube measurements of velocity profiles of the wall jets are made at various distances away from the electrical discharge region. Further, the measurement of the flow along the serrated electrod is performed. Thus, it is intended to determine the three-dimensional flow characteristics produced by this configuration. The results show the best features of serrated configuration to be used in the production of more intense flow.

As Brazil develops into the first South American world power many changes in its society, economy and political system are necessary for a successful transformation. Nevertheless this is no easy task as the country battles corruption, vast inequality and a severe problem with freedom of information within the media. For decades the Brazilian mainstream media has been controlled by elite political forces together with elite families influencing and controlling many factors that are responsible for social, economic and political development. As new developments and implementations in the last fifteen years have been ongoing within Brazil, such as welfare programs, social reforms, hosting of international sporting events and the emergence and popularity of social networking technology, millions within the Brazilian Nation have been able to ascend out of poverty and into a new era of diversity of information, political participation and greater awareness of the problems within their own society. The time has finally come of when the Brazilian people have the ability to react and mobilize against the forces and factors that for decades have perpetuated several unfavorable conditions within Brazil.

International aviation regulations on emissions are becoming more strict. Improvements goals on fuel efficiency demand development of technologies capable of reducing fuel consumption and gas emissions. Morphing structures capability to adapt their aerodynamic shape for optimal condition in flight brings potential for reduction of aircraft drag and operating fuel consumption, minimizing gas emissions and fuel expenses. This study presents an investigation on the impact of a camber morphing winglet on midsize business jet using numerical simulation and wind tunnel experiments. A genetic algorithm was used to optimize the winglet sections camber for different flight conditions. Optimized geometries achieved total drag reduction of up to 0.58% compared to original winglet for single condition optimization, reaching up to 7 % reduction on consumed fuel on a typical mission. This efficiency improvement allows aircraft to carry 900 kg additional load, comprising the morphing system and extra payload. There is an indication of even better results for applications on a bigger commercial jet. Presented methodology is also suitable for new winglet fixed geometry design or incorporating morphing technology. Aerodynamic balance force measurements showed that optimized winglets increased the wing effective aspect ratio (AReff), reducing the lift-induced drag, and maximum lift coefficient (CLmax). However, maximum lift to drag ratio (L/Dmax) was reduced on CL optimization region due to flow differences between optimization and wind tunnel conditions. Aerodynamic efficiency improvement was found for greater lift coefficients (CL). Reductions on wing tip vortex size and intensity due to winglet installation are seen on measured vorticity map, showing liftinduced drag reduction according to Maskells equation. Parabolic drag polar and Maskells equation methods were used for lift-induced drag calculation, using balance force and flowing mapping data for calculations. The presented concept showed considerable aircraft performance improvement, using a feasible device with greater certification ease than other morphing structures concepts, once the failure of this system would not compromise flight safety. Further investigation using computational fluid dynamics (CFD) and wind tunnel experiments is necessary to develop and test a functional camber morphing winglet device. / Regulamentações internacionais sobre emissões estão se tornando mais rigorosas. Metas de melhoria da eficiência de consumo de combustível demandam o desenvolvimento de tecnologias capazes de reduzir o consumo e emissões de gases. Estruturas capazes de adaptar sua forma aerodinâmica para condição ótima em voo trazem potencial de redução do arrasto e consumo de combustível da aeronave, minimizando as emissões de gases e gastos com combustível. Este estudo apresenta uma investigação sobre o impacto de uma winglet de camber variável em um jato executivo da categoria mid size utilizando simulação numérica e experimentos em túnel de vento. Um algoritmo genético foi usado para otimizar o camber das seções para diferentes fases de voo. As geometrias otimizadas reduziram o arrasto total em até 0.58% comparadas a winglet original na otimização de condição única, alcançando até 7% de redução no combustível consumido em missão típica. Essa melhoria de eficiência permite a aeronave carregar 900 kg de carga adicional, composta pelo sistema de adaptação e carga paga extra. Há uma indicação de resultados ainda melhores para aplicação em um jato comercial maior. A metodologia apresentada é apropriada para projeto de uma nova winglet de geometria fixa ou que incorpore a tecnologia de adaptação. Medidas de força com balança aerodinâmica mostraram que as winglets otimizadas aumentaram o alongamento efetivo da asa (AReff), reduzindo o arrasto induzido, e o coeficiente de sustentação máximo (CLmax). No entanto, a máxima razão entre sustentação e arrasto (L/Dmax) foi reduzida dentro do intervalo de CL da otimização devido as diferenças entre as condições do escoamento na otimização e no túnel de vento. Melhoria na eficiência aerodinâmica foi obtida para coeficientes de sustentação (CL) maiores. Reduções no tamanho e intensidade do vórtice de ponta de asa são vistas nos mapas de vorticidade medidos, mostrando redução do arrasto induzido segundo a equação de Maskell. Os métodos da polar de arrasto parabólica e da equação de Maskell foram usados para o cálculo do arrasto induzido, utilizando nos cálculos os dados de força da balança e o mapeamento do escoamento. O conceito apresentado mostrou melhoria considerável no desempenho da aeronave, utilizando um sistema factível e com maior facilidade para certificação que outros conceitos de estruturas adaptáveis, uma vez que a falha desse sistema não comprometeria a segurança do voo. Mais estudos são necessários para desenvolver e testar uma winglet de camber varável funcional.

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.

A realização deste trabalho tem como objetivo fundamental estudar os efeitos dos atuadores de jato sintético no escoamento de uma camada limite desenvolvida sobre uma placa plana e um aerofólio hipotético. A interação dos jatos sintéticos com um escoamento transversal pode conduzir a uma aparente modificação da forma aerodinâmica de corpos rombudos e, dessa forma, fornecer uma maneira de controle da separação na camada limite. Estudos recentes demonstram que tipos diferentes de escoamentos podem ser produzidos pelo atuador dependendo da oscilação da membrana. Um método numérico para solução das equações de Navier-Stokes incompressíveis bidimensionais na formulação vorticidade-velocidade é utilizado neste trabalho. As equações governantes são discretizadas utilizando-se métodos de diferenças finitas compactas de sexta ordem para as derivadas espaciais. A equação de Poisson para a componente da velocidade normal é resolvida por um método iterativo de sobre-relaxação em linhas sucessivas usando um esquema com malha composta para acelerar a convergência. Os resultados de simulações com diferentes valores de freqüência, amplitude e comprimento de fenda foram verificados através de uma análise de Fourier temporal. Através desta análise é verificado qual a melhor situação para se atrasar a separação da camada limite / This work has as a fundamental objective the study of the effects of synthetic jet actuators on the boundary layer flow on a flat plate and on a hypothetical airfoil. The interaction of synthetic jets with transverse flow can lead to an apparent modification in the aerodynamic shape of blunt bodies and, in that way, supply a means of control of transition within the boundary layer. Recent studies demonstrate that different types of flow may be produced by the actuator, depending on the amplitude of oscillation of the membrane. A numerical method for the solution of two-dimensional incompressible Navier-Stokes equations written in vorticity-velocity formulation is used in this work. The spatial derivatives are discretized with a sixth order compact finite differences scheme. The Poisson equation for the normal velocity component is solved by an iterative line successive over relaxation method and uses a multigrid full approximation scheme to accelerate the convergence. The results of simulations with different values of frequency, amplitude and slot length were verified through a temporal Fourier analysis. By way of this analysis it is verified which are the better parameters for the controlled delay of boundary layer separation

O dimensionamento das câmaras dissipadoras para válvulas dispersoras demanda um estudo sobre a interação da operação destes elementos, não somente para um ponto de operação, mas também para a faixa operativa do conjunto, que compreende a faixa de operação da válvula e da câmara de dissipação. Os limites sobre responsabilidade assumem um cenário onde as dimensões da câmara podem não ser adequadas à operação da válvula, e vice-versa. Isto porque durante o processo de dissipação de energia, ocorrem grandes turbulências que podem gerar erosão na estrutura dissipadora. A interação entre a operação das válvulas dispersoras e as dimensões da câmara dissipadora é complexa porque o dimensionamento de um elemento está associado ao outro. Assim, as dimensões necessárias para dissipação de energia na câmara dependem de dados da válvula, resultando em uma interdependência de dados para a dissipação de energia adequada. O dimensionamento do conjunto deve levar em consideração a interdependência de operação dos elementos, caso contrário o funcionamento do sistema poderá ser inadequado devido às turbulências e altas velocidades, que podem gerar cavitação e erosão das estruturas dissipadoras. Os danos na estrutura dissipadora podem causar paradas de geração de energia das usinas hidrelétricas e acidentes nas regiões localizadas a jusante desta estrutura. O dimensionamento adequado do conjunto válvula e câmara dissipadora e o conhecimento de sua faixa operativa admissível pode ser feito com auxílio de simulações numéricas e ensaios em modelo reduzido de forma a prever o comportamento adequado do protótipo. Desta forma, as simulações numéricas em CFD possibilitam maior seletividade dos casos que serão ensaiados em modelo reduzido, proporcionando maior assertividade nestes ensaios. / The sizing of valves and chambers for dissipating purpose demands a study about the interaction between these elements, not only from an operation point of view but also the whole operating range of the set, which comprehends the operating range of the valve and the dissipating chamber. The limits of liability assume a scenario where the dimensions of the chamber may be not suitable for operation of the valve, and vice-versa. This is because during dissipating energy process, major turbulences occur which may cause erosion in the dissipating structure. The interaction between the dissipating valve and the dissipating chamber dimensions is complex because the sizing of an element is associated to other. Thus, the required dimensions to dissipate energy on the chamber rely on valve data, resulting in data interdependency required for adequate energy dissipation. The set sizing must consider the operation interdependency of both elements otherwise the system operation may be inadequate due to turbulence high flow velocities, which may cause cavitation and erosion of the dissipating structures. Damages on the dissipating structure may cause energy generation interruption of hydroelectric power plants and accidents on the regions located downstream this structure. The adequate sizing of the set valve and dissipating chamber as well as the information regarding its operating range can be done with the aid of numerical simulations and physical model tests in order to predict the behavior of the prototype. Therefore, numerical simulations in CFD allow more selectivity of the cases which will be tested in a physical model, proportioning higher assertiveness on those tests.

As bombas ejetoras são dispositivos apropriados para aspirar e bombear um fluido que pode ser líquido, gás ou vapor ou uma mistura bifásica. Tais dispositivos são caracterizados pela troca da energia cinética de uma corrente de fluido primária com a uma corrente de fluido secundária em uma câmara de mistura. Devido à simplicidade na estrutura, na ausência de partes móveis e na conveniência da manutenção, bombas ejetoras têm sido usadas extensivamente em muitos campos da Engenharia para várias finalidades. Bombas ejetoras são usadas principalmente em atividades como: bombeamento ou sucção de fluidos, dragas, bombeamento de produtos químicos, transporte de partículas sólidas grandes ou até mesmos produtos alimentícios. Uma bomba ejetora é geometricamente simples consistindo de 4 componentes principais: um bocal, câmara de sucção, garganta misturadora e difusor. Nesta dissertação, a ferramenta de Dinâmica dos Fluidos Computacional (DFC) foi utilizada para calcular o escoamento tridimensional no interior de uma bomba ejetora com dados geométricos e de desempenho disponíveis na literatura com o objetivo principal de avaliar a qualidade dos resultados obtidos. Para tanto as equações de conservação da massa, 2 Lei de Newton, conservação de energia e para o modelo de turbulência k- foram resolvidas utilizando o método de volumes finitos com um algoritmo segregado para o acoplamento dos campos de velocidade e pressão. Para obtenção da solução foi utilizado o código comercial Fluent versão 6.3.17. Os resultados numéricos obtidos para eficiência da bomba ejetora foram comparados com resultados experimentais e com os de uma formulação unidimensional onde os coeficientes de perda por atrito foram medidos experimentalmente nas seções da bomba ejetora ensaiada experimentalmente e simulada numericamente. Os resultados apresentaram boa concordância em toda a faixa disponível de resultados experimentais. A ferramenta de CFD também permitiu analisar os campos de velocidade e a distribuição de pressão nos componentes da bomba ejetora (bocal, garganta misturadora e difusor).

A determinação das cargas de rajada contínua em uma aeronave se baseia na modelagem da turbulência atmosférica segundo seu conteúdo de freqüência, já que a turbulência ée um evento aleatório da natureza. Esta modelagem ée feita com base em observações experimentais realizadas ao longo de vários anos, e utiliza as propriedades estatísticas do sinal de rajada. O modelo da estrutura da aeronave ée baseado em elementos finitos, e empregou-se o software MSC/Nastran. A rigidez do modelo ée dada por vigas ("stick model") dispostas ao longo da linha elástica de cada um dos componentes estruturais da aeronave, e estas vigas são definidas com as propriedades de rigidez equivalentes à estrutura real. A distribuição de massa ée feita tomando-se a aeronave e dividindo-a em baias. Cada baia contém as informações de massa e inércia nelas contidas, bem como a posição do centro de gravidade (CG). Essas informações são então aplicadas ao modelo por massas concentradas ("lumped mass"). Quando necessário, divide-se a massa em várias outras, de forma a representar melhor o comportamento dinâmico de determinada região da estrutura. Para completar o modelo aeroelástico, foram definidos painéis aerodinâmicos (modelo Doublet Lattice) de forma a gerar os carregamentos aerodinâmicos devido à rajada e deformações da estrutura. Esse carregamento ée transferido à estrutura por meio de "Splines", que também são empregadas para transferir os deslocamentos da estrutura para o modelo aerodinâmico. De posse do modelo com as características dinâmicas necessárias (rigidez, inércia e excitação), especificam-se as condições de cálculo. Serão consideradas variações de peso e centro de gravidade da aeronave e, ainda, combinações de altitude e velocidade de vôo. Antes do cálculo das cargas propriamente dito, foi feita uma análise simplificada da estabilidade do modelo para garantir que este seja estável nas condições que serão usadas nos cálculos de resposta aeroelástica. O cálculo de flutter permite obter as velocidades e os mecanismos com que os eventos de instabilidade aeroelástica se manifestam na aeronave. Por fim, são estabelecidas as estações, ao longo dos componentes estruturais, onde as cargas serão apresentadas. O resultado ée um grupo de forças e momentos que representam os esforços correntes incrementais, em cada componente da aeronave, devido à aplicação da rajada contínua. Essas cargas devem ser combinadas com as cargas de vôo 1-g, a fim de se obterem os valores máximos das cargas que acontecem nos diversos pontos da estrutura.

Simulações são realizadas utilizando a dinâmica de fluidos computacional (DFC) para prever o desempenho e características de escoamento em uma bomba ejetora anular. A simulação numérica do escoamento no interior da bomba ejetora anular é realizada utilizando o código FLUENT 6.3.26. No presente estudo, o método de volumes finitos é utilizado para resolver um escoamento tridimensional, em regime permanente e incompressível modelado pelas seguintes equações matemáticas: continuidade, momentum e modelo de turbulência . Uma boa concordância foi obtida na comparação entre os resultados numéricos e experimentais disponíveis. Então, os resultados numéricos são utilizados para analisar as seguintes dependências: razão de altura manométrica versus razão de vazão volumétrica e a eficiência global versus razão de vazão volumétrica. Os perfis de velocidade e pressão estática também são usados para estudar o processo de mistura entre as duas correntes na câmara de mistura da bomba ejetora. A boa concordância com os resultados experimentais e a compreensão do escoamento de água obtidos nesta análise numérica mostram que uma abordagem adequada do DFC pode ser utilizada para melhorar o desempenho da bomba ejetora.

A tecnologia dos semicondutores inorgânicos tem dominado a indústria eletrônica por muitos anos. No entanto, com a descoberta dos polímeros condutores um esforço considerável tem sido dedicado ao estudo e às aplicações tecnológicas desses materiais em dispositivos eletrônicos, dando início a um novo ramo da eletrônica: a Eletrônica Orgânica (EO). Uma das grandes vantagens da EO reside nos métodos de processamento. Os materiais orgânicos são facilmente processados em solução, portanto permite o uso de diversas técnicas de deposição, como por exemplo, as técnicas de impressão. Dentre as técnicas de impressão, a jato de tinta é a que mostra ser mais adequada à impressão de circuitos. Ela permite depositar volumes de soluções (ou suspensões) da ordem de picolitros em cada gota mantendo padrões bem definidos. Além disso, elimina o uso de máscaras, ocasionando diminuição nos custos e desperdício de material e, por ser um método de deposição tipo não-contato, minimiza possíveis contaminações. Esta tese dedicou-se, dentro desse contexto, ao domínio da técnica de jato de tinta para a confecção de transistores de efeito de campo orgânico (OFETs) tipo p e tipo n, e com aplicação em um inversor lógico unipolar. Os OFETs impressos usaram a arquitetura top gate/bottom contact (TG/BC. Os filmes semicondutores foram formados por várias linhas impressas sobre a região dos eletrodos fonte e dreno. Para os OFETs tipo p foi utilizado o semicondutor Poli(3-hexiltiofeno) régio-regular (rr-P3HT). Foram fabricados OFETs tipo p com a impressão de linhas utilizando os quatro diferentes padrões de deposição da impressora Autodrop. OFETs tipo p com mobilidade em torno de 3x10-3 cm2/V.s e razões Ion/Ioff da ordem de 103 foram obtidos utilizando um padrão de deposição paralelo e outro perpendicular a fonte e dreno. Para os OFETs tipo n o semicondutor usado foi o Poli{[N,N\'-bis(2-octildodecil)-naftaleno-1,4,5,8-bis(dicarboximida)-2,6-diil]-alt-5,5\'-(2,2\'-bitiofeno)]} (P(NDI2OD-T2)). Dentre os OFETs tipo n impressos os melhores apresentaram mobilidades em torno de 10-2 cm2/V.s e razões Ion/Ioff de aproximadamente 5x102. Ambos os OFETs impressos foram aplicados em inversores lógicos digitais unipolares com ganhos maiores que 1. / The technology of inorganic semiconductors has dominated the industry of electronics for many years. However, since the discovery of conductive polymers considerable effort has been devoted to studies and technological applications of these materials in electronic devices, starting a new branch of electronics: Organic Electronics (OE). One of the great advantages of OE lies in the processing methods. The organic materials are easily handled in solution, thus allows the use of various deposition techniques, as for example the printing techniques. Among the techniques of printing, inkjet is showing to be more suitable for printing circuits. It allows you to deposit solutions (or suspensions) volumes on the order of picoliters in each drop, performing well-defined patterns. Furthermore, it eliminates the use of masks, resulting in reduced costs and material waste. This thesis is dedicated to the field of inkjet technique, specifically for the fabrication of organic field-effect transistors (OFETs), p-type and n-type, and application in a unipolar logic inverter. Printed OFETs used architecture top gate/bottom contact (TG/BC). The semiconductor films were formed by several printed lines on the region of the source and drain electrodes. For p-type OFETs we used poly (3-hexylthiophene ) regio-regular (rr-P3HT) as semiconducting material. The p-type OFETs were fabricated using the four different patterns of deposition of the printer Autodrop. These OFETs showed mobility around 3x10-3 cm2/V.s and Ion/Ioff ratio of the order of 103 for the deposition pattern parallel and perpendicular to source and drain. For the n-type OFETs the semiconductor used was Poly{[N,N\'-bis(2-octyldodecyl)-naphthalene-1,4,5,8-bis(dicarboximide)-2,6-diyl]-alt-5,5\'-(2,2\'-bithiophene)]} (P(NDI2OD-T2)). Among the printed n-type OFETs the best showed mobility around of 10-2 cm2/V.s and Ion/Ioff ratio of the order of 5x102. Both printed OFETs were applied in unipolar digital logic inverters, with gains greater than 1.