Tese de mestrado integrado. Engenharia Industrial e Gestão. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2011

Made available in DSpace on 2018-08-01T23:58:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_11417_Vitor Folador.PDF: 45 bytes, checksum: e7c5f9cd9e7e37604f4b7be2b3ae7a82 (MD5) Previous issue date: 2017-06-28 / O Método das Diferenças Finitas (MDF) é um método numérico para soluções de equações diferenciais em que as derivadas são aproximadas por uma equação de diferença finita. O MDF é, portanto, um método baseado no processo de discretização. Entretanto, sua abordagem é bem mais simples e direta se comparado a outros famosos métodos numéricos tais como o Método dos Elementos Finitos, Método dos Elementos de Contorno e o Método dos Volumes Finitos. A abordagem do MDF relacionado à engenharia é geralmente tratada superficialmente em livros e artigos científicos, resumindo-se a capítulos de introdução. Daí surgiu o interesse em aprofundar-se em diferentes estratégias de solução de diversos problemas de engenharia via MDF. Este trabalho busca resgatar o uso do Método das Diferenças Finitas na engenharia computacional com base no recente crescimento em trabalhos científicos publicados sobre este método. Esta pesquisa trata da aplicação do MDF em diversos problemas de engenharia, que por sua vez é uma área de estudo dentro do campo de métodos numéricos. A pesquisa está diretamente relacionada ao estudo do MDF como ferramenta para encontrar soluções aproximadas de equações diferenciais que regem diversos problemas de engenharia. Problemas como cálculo de deflexão em vigas, flambagem de pilares, flexão de placas, problemas de calor em regime permanente e transiente (incluindo vigas de concreto em situação de incêndio) e vigas sobre base elástica são exemplos de problemas muito comuns na engenharia estrutural e farão parte do escopo desta pesquisa. Para o entendimento do assunto, é apresentada uma síntese da fundamentação teórica de cada problema de engenharia de forma a contextualizar cada situação. Com as equações diferenciais governantes apresentadas, procede-se ao detalhamento das principais estratégias de solução via MDF, incluindo exemplos numéricos com uma variedade de condições de contorno. E, ao final deste trabalho, a comunidade científica poderá ter acesso a um material todo direcionado a este assunto, auxiliando alunos e pesquisadores da área.

Geólogo / La presencia de aguas contaminadas es un problema medioambiental que toma cada vez más importancia en el mundo globalizado. En particular, la industria minera interviene el medioambiente de formas diversas, siendo una de ellas el cambio de condiciones de minerales que eventualmente generan drenajes ácidos mineros (AMD). Por esta razón, se hace esencial tratar las aguas ácidas de forma adecuada y sustentable. Dentro de este marco, el método DAS (sustrato disperso alcalino, en inglés) es una muy buena alternativa para purificar aguas ácidas, al combinar un material inerte de grano grueso que entrega buena permeabilidad al sistema con un material reactivo de grano fino que aumenta el pH de las aguas y genera la precipitación de metales. Las experiencias DAS hasta ahora trabajan con altas concentraciones de metales y consisten en 2 etapas, donde se utiliza calcita y óxido de magnesio (periclasa) como material reactivo, respectivamente. El objetivo de esta investigación es presentar una alternativa al uso de la calcita del método DAS y además poder probar la efectividad del método de tratamiento en un espectro de concentraciones más baja de lo probado anteriormente. Después de una extensa investigación tanto bibliográfica como de laboratorio, se seleccionaron 3 materiales reactivos sustentables alternativos a la calcita: conchillas de almejas, conchillas de choritos y cáscara de huevo. Los resultados de las columnas de laboratorio tipo DAS entregan resultados prometedores respecto a la eficiencia de estos materiales reactivos alternativos; todos ellos son capaces de eliminar los metales trivalentes del agua a tratar, además de comportarse de forma similar a la calcita en términos de parámetros fisicoquímicos. Además, ninguno de ellos presenta problemas de conductividad hidráulica. Estos resultados se encuentran acorde a lo esperado respecto a las investigaciones anteriores del método DAS. A partir de ello, se concluye que las conchillas marinas (tanto de almejas como de choritos) son una buena alternativa a la calcita para realizar el método DAS, proponiendo una eventual mezcla de los 2 materiales para bajar los costos del material reactivo y facilitar su obtención en las costas chilenas.

ARAÚJO, F. F. V. Modelo hidráulico baseado no método das características e algoritmos genéticos para otimização da operação de redes de abastecimento de água e de estações de bombeamento. 2010. 191 f. Tese (Doutorado em Engenharia Civil: Recursos Hídricos) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2010. / Submitted by João silva (jpauloqxb@gmail.com) on 2016-05-09T18:48:09Z No. of bitstreams: 1 2010_tese_ffvaraújo.pdf: 1264301 bytes, checksum: f3a8571a6e9f7e7edd8aed6bafd930d1 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-05-09T19:10:23Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2010_tese_ffvaraújo.pdf: 1264301 bytes, checksum: f3a8571a6e9f7e7edd8aed6bafd930d1 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-09T19:10:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2010_tese_ffvaraújo.pdf: 1264301 bytes, checksum: f3a8571a6e9f7e7edd8aed6bafd930d1 (MD5) Previous issue date: 2010-05-14 / A hydraulic model was developed for simulation of water supply networks using the Method of Characteristics (MOC), introducing new features to the CALHIDREDMT model, proposed by Righetto (1994). The model uses the concept of pseudo-transient, using a fictitious value for the wave celerity. Simulations were performed in networks equipped with reservoirs, tanks, pump stations and boosters, considering both steady-state situations, as well as extended-periods (24 hours), including real cases and generic examples. The obtained results were compared to simulations performed in the model EPANET and to field experiments (pressure data measured with a manometer). Convergence issues and the performance of the solution technique were analyzed in the boundary elements for different network configurations. In addition, the hydraulic model was coupled into a Genetic Algorithms (GA) routine. The Genetic Algorithm routine presents an objective function that considers the minimization of the energetic costs associated with pump stations and it includes ways to penalize undesired issues in the operation, like high values of pressure and velocity, surplus of pump station maneuvers and violation of tank capacity limits. Analyses were performed considering variations in the taxation formulas, penalization criterions and GA parameters to evaluate the influence of these issues in the objective function and the routine processing time. The model presented a satisfactory performance and flexibility. It can be used as an analytical tool for applications involving water distribution networks in real time. / Foi desenvolvido um modelo hidráulico, implementado na linguagem de programação Delphi, para simulação de redes de abastecimento de água, que utiliza o Método das Características (MOC), introduzindo novas capacidades ao modelo CALHIDREDMT de Righetto (1994). O modelo se baseia no conceito de pseudo-transiente, utilizando um valor fictício para a celeridade da onda no MOC. Foram realizadas simulações em redes equipadas com reservatórios de nível fixo e variável (tanques), estações elevatórias e boosters, considerando situações estáticas e de período estendido (24 horas), para casos reais e exemplos genéricos de redes. Os resultados do modelo desenvolvido foram comparados às simulações realizadas no modelo EPANET e com dados de pressão medidos em manômetro instalado para experimento de campo. Foram avaliados aspectos de convergência do MOC nos elementos de fronteira e o desempenho dessa técnica de solução para diferentes configurações de rede. Além disso, o modelo hidráulico foi acoplado a uma rotina de otimização baseada em Algoritmos Genéticos (AG). A rotina de otimização apresenta uma função objetivo formulada para minimização dos custos energéticos nas estações elevatórias, considerando a penalização de aspectos indesejados da operação, como pressões e velocidades elevadas, excesso de manobras nas bombas e violação de limites em tanques. Foram realizadas análises quanto às formas de tarifação e variação dos parâmetros do AG, avaliando a influência desses aspectos sobre o valor da função objetivo e o tempo de processamento. Foi possível concluir que o modelo apresenta desempenho satisfatório e bastante flexibilidade, tendo potencial para aplicações em operação de redes pressurizadas de distribuição em tempo real.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-21T14:47:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 206414.pdf: 1494944 bytes, checksum: a0858ead39924b4df57dcb8d4aed7a33 (MD5) / O presente trabalho aborda o estudo de câmaras de teste de Compatibilidade Eletromagnética (CEM), através do Método de Modelagem por Linhas de Transmissão (TLM). Modelagens tridimensionais são desenvolvidas para três câmaras comumente empregadas nos testes de susceptibilidade eletromagnética, compreendendo uma câmara Crawford, uma câmara Gigahertz Tranversal-Eletromagnética (GTEM) e uma câmara reverberante de modos misturados, excitada por linhas de transmissão. O estudo também considera a modelagem de meios lineares dielétricos dispersivos de primeira ordem, cuja aplicação consiste na análise de absorvedores de energia de radiofreqüência (RF) dispostos no interior da câmara GTEM analisada. As modelagens levam em consideração o estudo das freqüências de ressonância, bem como a distribuição dos campos propagados no interior das câmaras analisadas. Os resultados das simulações numéricas são validados por meio de experimentações. Para fins de comparação, um modelo de câmara reverberante de modos misturados foi exclusivamente construído, com base na proposta de excitação por linhas de transmissão.

Apresentamos alguns métodos numéricos para a resolução das equações hiperbólicas que regem problemas de transporte de cargas elétricas em isolantes, aplicando-os a quatro problemas específicos: injeção de corrente por um contato ôhmico em uma amostra com voltagem constante aplicada; transporte de um pulso de cargas através de uma amostra em circuito aberto; transporte de um pulso de cargas através de uma amostra submetida a uma diferença de potencial constante (tempo de vôo); e, finalmente, descarga termo-estimulada em circuito aberto. Empregamos, basicamente, dois tipos de métodos: características e diferenças finitas. Concluímos que, quando as descontinuidades são importantes, é mais conveniente usar o método das características; porém, quando não houver descontinuidades ou se estas não forem importantes, alguns métodos de diferenças finitas podem ser utilizados com boa precisão e menores tempos de computação do que aqueles gastos pelos métodos das características. / Numeral methods for solving partial differential equations of the hiperbolic type, governing some problems of transport of electric charge in dielectrics are presented and then applied to four specific problems: injection of charge via an ohmic contact into a sample with a constant applied voltage; transport of a pulse of charge through a sample in the open circuit mode; transport of a pulse of charge through a sample subjected to a constant voltage; and finally, thermally stimulated discharge in open circuit. Essentially two kinds of methods are employed: the method of characteristics and finite-difference methods. It is concluded that when discontinuities are important, the method of characteristics is the most convenient; otherwise, appropriate finite-difference schemes can be used with sufficient precision and less time expenses in computers.

Apresentamos alguns métodos numéricos para a resolução das equações hiperbólicas que regem problemas de transporte de cargas elétricas em isolantes, aplicando-os a quatro problemas específicos: injeção de corrente por um contato ôhmico em uma amostra com voltagem constante aplicada; transporte de um pulso de cargas através de uma amostra em circuito aberto; transporte de um pulso de cargas através de uma amostra submetida a uma diferença de potencial constante (tempo de vôo); e, finalmente, descarga termo-estimulada em circuito aberto. Empregamos, basicamente, dois tipos de métodos: características e diferenças finitas. Concluímos que, quando as descontinuidades são importantes, é mais conveniente usar o método das características; porém, quando não houver descontinuidades ou se estas não forem importantes, alguns métodos de diferenças finitas podem ser utilizados com boa precisão e menores tempos de computação do que aqueles gastos pelos métodos das características. / Numeral methods for solving partial differential equations of the hiperbolic type, governing some problems of transport of electric charge in dielectrics are presented and then applied to four specific problems: injection of charge via an ohmic contact into a sample with a constant applied voltage; transport of a pulse of charge through a sample in the open circuit mode; transport of a pulse of charge through a sample subjected to a constant voltage; and finally, thermally stimulated discharge in open circuit. Essentially two kinds of methods are employed: the method of characteristics and finite-difference methods. It is concluded that when discontinuities are important, the method of characteristics is the most convenient; otherwise, appropriate finite-difference schemes can be used with sufficient precision and less time expenses in computers.

Trata-se uma análise elastoplástica de tensões planas nos métodos de conformação em forjamentos com matriz aberta ou fechada e trefilação. Emprega-se o método das linhas de fluência, desenvolvido por Hencky e Prager. O estudo visa a determinação das tensões na região plástica e do campo de velocidades na região deformada, utilizando o método de Prager aplicado a um processo analítico. / An elastoplastic analysis of plane strain in axisymmetric flat and closed punch die and wiredrawing was made using the slip lines method, developed by Hencky and Prager. Studies were made to determine the strains in the plastic zone and the velocities in deformed zone using the Prager\'s method applyed in an analytical process.

Submitted by Cássio da Cruz Nogueira (cassionogueirakk@gmail.com) on 2017-02-13T14:50:00Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_ModelagemSimulacaoSolidificacao.pdf: 3488119 bytes, checksum: f4065f02c149d5324d7801f90b2bc0e8 (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-02-15T12:52:01Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_ModelagemSimulacaoSolidificacao.pdf: 3488119 bytes, checksum: f4065f02c149d5324d7801f90b2bc0e8 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-15T12:52:01Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_ModelagemSimulacaoSolidificacao.pdf: 3488119 bytes, checksum: f4065f02c149d5324d7801f90b2bc0e8 (MD5) Previous issue date: 2015-07-08 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O Método das Linhas (MOL) foi utilizado na análise das equações que descrevem o processo de transferência de calor durante o processo de solidificação de ligas binárias. O modelo físico consistiu em simular a solidificação dessas ligas com base em resultados experimentais, existentes na literatura, obtidos em um dispositivo de solidificação direcional vertical ascendente. Um código computacional baseado em linguagem de programação FORTRAN 90/95, utilizando a sub-rotina DIVPAG da biblioteca IMSL, foi desenvolvido para resolver numericamente os sistemas de equações diferencias ordinárias. As variáveis térmicas tais como velocidade da isoterma liquidus (VL), gradiente térmicos (GL) e taxa de resfriamento (TR) foram determinadas a partir das curvas de resfriamento para ligas de três diferentes sistemas utilizados nesse trabalho (Al- Sn, Al-Cu e Sn-Pb). Finalmente, foram realizadas comparações dos resultados numéricos obtidos nesse estudo com valores da literatura, demonstrando a potencialidade da técnica utilizada em tratar problemas dessa natureza. / Method of Lines (MOL) was used to analyze the equations that describe the heat transfer process during solidification of binary alloys. The physical model consisted of simulating the solidification of these alloys based on experimental results available in the literature, obtained in a vertical upward directional solidification device. A computer code based on FORTRAN 90/95 programming language, using the subroutine library DIVPAG IMSL, was developed to numerically solve ordinary differential systems of equations. Thermal variables such as growth rate of liquidus isotherm (VL), thermal gradient (GL) and cooling rate (TR) were determined from the cooling curves for alloys of three different systems used in this study (Al-Sn, Al-Cu and Sn-Pb). Finally, comparisons of numerical results obtained in this study with literature values were performed, demonstrating the potential of the technique used in treating such problems.

Tese de mestrado integrado. Mestrado Integrado em Engenharia Civil. Especialização em Hidráulica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012