Em 1828 foi observado um fenômeno no microscópio em que se visualizava minúsculos grãos de pólen mergulhados em um líquido em repouso que mexiam-se de forma aleatória, desenhando um movimento desordenado. A questão era compreender este movimento. Após cerca de 80 anos, Einstein (1905) desenvolveu uma formulação matemática para explicar este fenômeno, tratado por movimento Browniano, teoria cada vez mais desenvolvida em muitas das áreas do conhecimento, inclusive recentemente em modelagem computacional. Objetiva-se pontuar os pressupostos básicos inerentes ao passeio aleatório simples considerando experimentos com e sem problema de valor de contorno para melhor compreensão ao no uso de algoritmos aplicados a problemas computacionais. Foram explicitadas as ferramentas necessárias para aplicação de modelos de simulação do passeio aleatório simples nas três primeiras dimensões do espaço. O interesse foi direcionado tanto para o passeio aleatório simples como para possíveis aplicações para o problema da ruína do jogador e a disseminação de vírus em rede de computadores. Foram desenvolvidos algoritmos do passeio aleatório simples unidimensional sem e com o problema do valor de contorno na plataforma R. Similarmente, implementados para os espaços bidimensionais e tridimensionais,possibilitando futuras aplicações para o problema da disseminação de vírus em rede de computadores e como motivação ao estudo da Equação do Calor, embora necessita um maior embasamento em conceitos da Física e Probabilidade para dar continuidade a tal aplicação. / In 1828 it was observed a phenomenon under a microscope in which visualized tiny pollen grains dipped into a liquid at rest that move up at random drawing a disorderly movement. The point was to understand this movement. After about 80 years, Einstein (1905) developed a mathematical formulation to explain this phenomenon, called as Brown motion, increasingly theory developed in many areas, including recently on computational modeling. The goal is to score the basic assumptions inherent in the simple random walk considering experiments with and without boundary value problem for better understanding the use of algorithms applied to computational problems. The tools needed for applying simulation models of simple random walk in the first three dimensions of space were spelled out. The interest was directed as much to the simple random walk as to possible applications for the issue of the ruin of the player and the spread of viruses in computers network. Random walk algorithms simple one-dimensional without and with boundary value problem on the platform R were developed. At the same way, they were implemented for the two-dimensional and three-dimensional spaces, enabling future applications to the problem of the spread of viruses in computers network and as motivation to study the heat equation, although it requires a greater foundation in concepts of Physics and Probability to continue such application

Neste trabalho foi desenvolvido um estudo sobre o desvio lateral do feixe utilizado em protonterapia. Por meio de softwares, como o SRIM2012 e GEANT4, que permitem simulações de passagem de partículas pesadas pela matéria, foi possível a obtenção de resultados para estudos específicos nessa área. A importância dessas simulações vem de sua simplicidade de uso frente ao alto custo dos aceleradores de hádrons e a enorme variedade de possibilidades para análises de métodos. A protonterapia vem apresentando resultados promissores frente ao tratamento convencional por fótons, e a análise dos parâmetros calculados por simulações e seus níveis de incerteza na região do pico de Bragg será essencial para o futuro aprimoramento de planos de tratamento em protonterapia. Foram utilizados alvos compostos de água e também de materiais substitutos aos tecidos humanos para a análise do espalhamento do feixe de prótons, e os resultados obtidos apresentam a tendência do aumento do desvio lateral na região de máximo alcance dos prótons com o aumento da energia inicial do feixe, sendo esta incerteza lateral da mesma ordem de grandeza da incerteza em profundidade encontrada na literatura atual. / This work developed a study of the lateral deviation of the beam used in proton therapy. Through software, such as SRIM2012 and GEANT4, which allow simulations of heavy particles passing through matter, it was possible to obtain results for specific studies in this area. The importance of these simulations comes from its simplicity of use mainly due to the high cost of hadron accelerators and the huge variety of possibilities for methods analysis. The proton therapy has shown promising results compared to conventional treatment by photons, the analysis of the parameters calculated by simulations and their levels of uncertainty in the region of the Bragg peak will be essential for future improvements of treatment plans in proton therapy. Targets used were composed of water and also of human tissue substitute materials for scattering analysis of the proton beam, and the results show the trend of increased lateral deviation with initial energy of the beam increasing in the region of maximum range of protons, where we find the Bragg peak, and this lateral uncertainty has the same order of magnitude than the uncertainty in depth found in the current literature.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2009. / Submitted by Allan Wanick Motta (allan_wanick@hotmail.com) on 2010-05-19T19:46:33Z No. of bitstreams: 1 2009_MarianaMartinoCaldeira.pdf: 2415377 bytes, checksum: a63534ac9e52e6c463101674985c96dc (MD5) / Approved for entry into archive by Lucila Saraiva(lucilasaraiva1@gmail.com) on 2010-05-21T16:35:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2009_MarianaMartinoCaldeira.pdf: 2415377 bytes, checksum: a63534ac9e52e6c463101674985c96dc (MD5) / Made available in DSpace on 2010-05-21T16:35:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2009_MarianaMartinoCaldeira.pdf: 2415377 bytes, checksum: a63534ac9e52e6c463101674985c96dc (MD5) Previous issue date: 2009 / Existe atualmente um grande interesse da comunidade científica nas pesquisas baseadas em métodos numérico-computacionais para a identificação de danos em estruturas como forma de se obter algoritmos confiáveis para auxiliar na inspeção e no diagnóstico estrutural via exames não-destrutivos. A tarefa de inspeção estrutural é uma etapa primordial para a adequada manutenção que deve ser dada às estruturas, principalmente às infra-estruturas, tais como pontes, tubulações de petróleo e viadutos, entre outras. Os métodos numérico-computacionais destacam-se por suas peculiaridades de menor custo financeiro e tempo de execução quando comparados aos custos elevados de diagnósticos gerados por exames não-destrutivos convencionais, como raio-x ou ultra-som, para citar alguns. Entretanto, o problema de detecção de danos estruturais revela-se um problema inverso, mal-postulado, e que tem características de não-unicidade de solução e instabilidade numérica, entre outras dificuldades. Esta pesquisa aborda um aspecto do Problema Inverso de identificação de danos em estruturas que é a análise de assinaturas. Estas assinaturas são aqui analisadas e escritas em termos de características de rigidez, deslocamentos às cargas estáticas e modos de vibrar das estruturas. Neste trabalho, o desempenho destas assinaturas é amplamente explorado com o auxílio gráfico e dos Programas Microsoft Excel e MATLAB 7.0 para as operações matriciais. Para se estudar o desempenho destas assinaturas, e a possibilidade de se localizar danos, estruturas simples, como vigas e pórticos são utilizadas nas aplicações reportadas neste trabalho. Os procedimentos numéricos estudados neste trabalho revelam algumas assinaturas com potencial eficaz na localização de danos em estruturas aporticadas planas. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT / Currently, there is a great interest in the scientific community in the researches on numerical and computational methods to identify damages in structures. Such research seeks reliable algorithms to assist in the structural inspection and diagnosis usually done through non-destructive examinations. The structural inspection is essential for the appropriate maintenance of structures, especially for infrastructure such as bridges, oil pipelines and viaducts, among others. Numerical and computational methods are cheap and fast compared to high cost and time consuming non-destructive examination such as Xrays or ultrasound, just to name a few. However, the problem of detecting damages in structures is an inverse problem, ill-posed problem, with characteristics such as nonuniqueness of solution and numerical instability, among other difficulties. This research is concerned with one aspect of the inverse problem of identifying damage in structures which is the examination of structural signatures. These signatures are here analyzed and written in terms of structures’ stiffness, displacement response to static loads and vibration modes. In this work, the performance of these signatures is largely investigated with the aid of graphic analysis and Microsoft Excel and MATLAB 7.0 programs for matrix operations. To study the performance of these signatures, and the ability to locate damage, simple structures such as beams and frames are used in the applications reported in this research. The numerical procedures studied in this research show that some structural signatures have efficient potential for damage determination in planar frames.

Submitted by Nathália Faria da Silva (nathaliafsilva.ufv@gmail.com) on 2018-07-10T19:43:00Z No. of bitstreams: 1 textocompleto.pdf: 1702143 bytes, checksum: 51706f2c8c1a831cdb9c323d9c970ecd (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-10T19:43:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 textocompleto.pdf: 1702143 bytes, checksum: 51706f2c8c1a831cdb9c323d9c970ecd (MD5) Previous issue date: 2018-02-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O presente trabalho tem como objetivo propor o uso de Regressão Quantílica sob o enfoque bayesiano para ajustar a eficiência técnica de unidades produtivas. Para tanto, é fornecida uma breve revisão compreendendo os primeiros trabalhos relevantes para a definição de eficiência técnica, métodos tradicionais utilizados para ajustar esta medida, e as propostas de Regressão Quantílica encontradas na literatura. Foi realizado um estudo de simulação consistindo do ajuste da efici- ência por Análise Envoltória de Dados (DEA), Análise de Fronteira Estocástica (SFA) e Regressão Quantílica frequentista (RQ) e bayesiana (BRQ), em conjuntos de dados simulados. Os dados foram simulados por um modelo de SFA abran- gendo cenários com e sem quebra de suposições quanto a homogeneidade das unidades produtivas e diferentes suposições de dominância do erro por parte de fatores aleatórios. Verificou-se que a Regressão Quantílica bayesiana fornece bom ajuste da eficiência, com relação a viés e classificação das unidades produ- tivas, inclusive em cenários considerados ideais para SFA e DEA, mesmo sem ter usado informação a priori relevante. Além disso, a metodologia foi aplicada ao estudo da eficiência da agricultura familiar brasileira, a nível de microrregião. Observou-se que a eficiência técnica média das microrregiões com base no quan- til 0,95 é 41,09% com desvio padrão de 25,26%, tendo a região Nordeste a menor média de eficiência. Observou-se também, que nas microrregiões com melho- res práticas de produção a mão-de-obra é o insumo mais importante, seguido de máquinas e implementos agrícolas, e ainda, que a produção destas microrregiões não responde de forma significativa à mudanças na quantidade de área utilizada. Assim, concluiu-se que a regressão quantílica sob enfoque bayesiano caracteriza- se como uma alternativa interessante para ajustar a eficiência técnica / This work proposes the use of Bayesian Quantile Regression to estimate the tech- nical efficiency of productive units. For such, it is given a short review comprising from the initial relevant works for the definition of tecnical efficiency, traditional methods for estimating such a measure, and the Quantile Regression proposals found in the literature. Besides that, a simulation study was conducted consis- ting of the estimation of efficiency by Data Envelopment Analyzes (DEA), Sto- chastic Frontier Analyzes (SFA) and Quantile Regression, frequentist (QR) and bayesian (BQR). The datasets were simulated by a SFA model with and without the homocesdasticity assumption about the produtive units as well as different assumptions of error dominance by random noise.it was verified that Bayesian Quantile Regression estimates the efficiency consistently, considering bias and units ranking, including in scenarios considered ideal for DEA and SFA, although no relevant a priori information was used. As an ilustration, the efficiency of fa- mily farming, at microregion level, in Brazil is estimated by Bayesian Quantile Regression. The mean efficiency in the country was 41.09%, based on the 0.95 quantile, with standard deviation of 25.26%, while the Northestern region had the highest concentration of microregions with lower levels of efficiency. In ad- dition, the microregions with best practices have the labor as the most important input, followed by machinery, and their production does not change significantly in response to changes in area used for production. Thus, it can be concluded that Bayesian regression quantile is an interesting alternative to estimate efficiency le- vels

Orientador: Armando Zaupa Remacre / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica e Instituto de Geociencias / Made available in DSpace on 2018-08-04T20:29:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Normando_MarcioNunes_M.pdf: 6396462 bytes, checksum: e46bc675633da7ffe8a15163b4b2656b (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Uma modelagem geológica consistente é necessária para que se possa avaliar os reservatórios de petróleo. No caso de campos maduros, existe uma expressiva quantidade de óleo remanescente e, muitas vezes, com boa capacidade de ser recuperado. Para tanto, faz-se uso de técnicas geoestatísticas para construção de modelos sólidos que permitam localizar e quantificar essas acumulações de óleo. Sabe-se que no estudo de caracterização de reservatórios a modelagem litológica é uma etapa essencial, pois ela servirá de base e guiará a modelagem das propriedades petrofisicas. Neste trabalho, propõe-se verificar o impacto na modelagem litológica, mais especificamente no volume de fácies reservatórios, utilizando-se determinados algoritmos de simulação estocástica, como: simulação seqüencial indicatriz, simulação gaussiana truncada e simulação plurigaussiana. O estudo englobou desde a etapa de tratamento de dados, com o processo de mudança de suporte, até o estudo de conectividade das fácies reservatório, por meio do algoritmo de Hoshen-Kopelman. Como resultado, foi possível observar que o algoritmo de simulação plurigaussiana mostrou-se com melhor capacidade de reproduzir as características iniciais do reservatório pelo fato de condicionar os resultados à proporção dos litotipos, matriz de proporção da área e regra de litologia, diferente do algoritmo de simulação seqüencial indicatriz que leva em consideração somente a proporção de fácies, igualmente distribuída para toda a zona do reservatório. Observou-se ainda que o algoritmo de simulação Gaussiano truncado, da maneira que foi implementado no programa utilizado, não traria resultados condizentes com os dados originais / Abstract: A consistent geologic modeling is necessary to evaluate the petroleum reservoirs. In mature field, a large amount of remaining oil exists and, many times, with good capacity of being recovered. For this, geostatistical techniques are used for construction of solid models that allow to locate and to quantify this remaining oil. In a reservoir characterization study, the lithologic modeling is an essential stage because it will be the basis to the petrophysical properties modeling. This thesis proposes evaluate the proportionate impact for the algorithms of stochastic simulation (sequential indicator simulation, truncated gaussian simulation and plurigaussian simulation) in the reservoirs characterization, more specifically, in the volume of reservoir facies. The study passed through the handling data stage, with the upscaling process, until the connectivity study ofthe reservoir facies with the Hoshen-Kopelman algorithm. As results, it was possible to note that the plurigaussian simulation algorithm presented better capacity to reproduce the initial reservoir characteristics because it respect the lithofacies proportion, proportion matrix and the lithotype rule, different of sequential indicator simulation algorithm that takes in consideration only the facies proportion, equally distributed for all reservoir zones. It was still observed that the truncated gaussian simulation algorithm, in the way that it was implemented in the used software, wouldn't bring suitable results with the analyzed data / Mestrado / Reservatórios e Gestão / Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo

Orientador: Orlando Fontes Lima Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-06T08:55:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Steinberg_JoseGustavo_M.pdf: 2178829 bytes, checksum: 4f7a32543d44e2a7695a340a4ef16c8c (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Até os prognósticos mais otimistas apontam para uma tendência de inchaço populacional nas próximas décadas. As taxas de crescimento populacional se mostram crescentes, e a cada dia tornam-se mais freqüentes situações de filas, congestionamentos e aglomerações humanas. O presente estudo pretende analisar os movimentos, tendências e velocidades de escoamento de aglomerações humanas em situações de congestionamento. As situações de fugas em pânico, sempre impregnadas com muitas e complexas variáveis, serão reduzidas a protótipos que se assemelham em sua essência com a realidade. Em muitas situações do dia a dia será possível aplicar os resultados obtidos no estudo, como no dimensionamento de cinemas, teatros e centros de entretenimento. Neste caso, o foco está em melhorar os níveis de conforto dos usuários do sistema minorando seu tempo de exposição a situações de congestionamento. Muitos estudos já foram realizados nesta linha de pesquisa, e os modelos vêm se mostrando cada vez mais realísticos à medida que as variáveis psicológicas são utilizadas como uma ferramenta fundamental para prever o comportamento das partículas no sistema, já que nós, seres humanos, raramente nos comportamos previsivelmente como um fluido. Este estudo tem como objetivo a modelagem das situações de evacuação, e o estudo mecânico e psicológico do comportamento coletivo. Para isso, foi realizada uma pesquisa bibliográfica para levantamento das variáveis, mecânicas e psicológicas, que influenciam no processo de evacuação. A análise crítica e processamento destas informações definiram como se pode alterar ou anular variáveis envolvidas com a finalidade de minimizar o tempo de fuga e reduzir acidentes e níveis de pânico na multidão. Como resultado final, foi desenvolvido um modelo que permite a realização de simulações de situações de evacuação de multidões. São apresentados também alguns exemplos, aplicações desta modelagem, capazes de auxiliar arquitetos e engenheiros na busca por soluções em projetos de grandes instalações / Abstract: Even the most optimistics prognostics show an incredible populational growth for the next decades. As demographic rates grow, people usually see themselves in queuing situations and crowd problems. The following research seeks to analyze movements, tendencies, and flowing velocities of human crowds in jam situations. Situations of panic runaways, always full of complex variables, will be reduced to prototypes that in its essence represent reality. The results from the research will be useful in many ordinary activities, such as in cinema, theaters, and convention centres projects. In this case the focus is in the improvement of comfort standards for pedestrians, reducing their exposal time to stressful situations. Many researches have already been done in this area, and the models have improved a lot as they introduced psychological variables as main tools to predict human behavior. Humans rarely behave predictably as a fluid. This research goal is the modeling of escape situations, and the mechanical and psychological of collective behavior. To do so, a bibliographic research was made, to discover mechanical and psychological variables that could influence the escape process. The analyses of this information defined witch of the variables were useless, or how to alternate those aiming reduced escape times, panic levels in the crowd and accidents.As a final result a model was developed. The model allows simulating crowds in panic during their escape process. Some examples are also shown, applications of the model are able to help arquitects and engineers in the search of project solutions for facilities / Mestrado / Transportes / Mestre em Engenharia Civil

Orientador: Milton Mori / Dissertação (mestrado) - UniversidadeEstadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-21T02:54:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Muniz_LuisAntonioRezende_M.pdf: 2357909 bytes, checksum: 7678d1c7710caeda5b922b69db1750fe (MD5) Previous issue date: 1995 / Resumo: Neste trabalho é feito um estudo do método dos volumes finitos, no que se refere às suas características e particularidades. É feita uma abordagem rigorosa para a condição de simetria e faz-se uma comparação com o procedimento convencional. É feita uma análise de diversos esquemas de interpolação, através de simulações e aponta-se o melhor entre eles, para o caso em consideração. O problema físico em questão é o desenvolvimento da camada limite na região de entrada de tubos de seção transversal circular, para escoamento em regime laminar. São obtidos os comprimentos de entrada para uma vasta faixa de números de Reynolds, porem mantido em escoamento laminar. Os resultados obtidos são comparados com o de outros autores. São propostas algumas correlações para se obter o comprimento de entrada em função do número de Reynolds, provando-se a não validade das diversas correlações lineares propostas. um método de otimização (COMPLEX) é utilizado para a determinação dos parâmetros da malha a ser utilizada / Abstract: In this work is done a study of the Finite Volume Method, concerning about its characteristics and particularities. A rigorous approach is done for the symmetry conditions. A comparison between this procedure and the conventional one is done. The physic problem is the development of the boundary layer in the entrance region of tubes with circular cross sections, in laminar flow. The entry length are obtained for a large range of Reynolds numbers, sustained in laminar flow. The results are compared with other workers. Some correlations are proposed in order to correlate the entry length to Reynolds numbers, and it proves that the correlations are non linear. An optimization method (COMPLES) is taken in the parameters determination for the grid used. / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientadores: Doris C. C. K. Kowaltowski, Lucila Chebel Labaki / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil / Made available in DSpace on 2018-07-23T12:15:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Prata_AlessandraRodrigues_M.pdf: 7361107 bytes, checksum: 6b675d3456b8fadde55d5e4e261956a6 (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Analisou-se o efeito da ventilação natural no conforto térmico e sua influência em projetos de edificações, com o intuito de criar de forma simplificada, uma ferramenta computacional de simulação do fluxo de ar interno. Verificou-se que, para o projetista, esta ferramenta poderia ser em forma de um aplicativo em ambiente informatizado Cad (Computer Aided Design) para a visualização, em planta baixa, da ventilação natural com o seu dimensionamento e adequação para o conforto térmico. Esta ferramenta foi elaborada tendo como base o estudo realizado por Givoni (1962). O aplicativo requer dados de entrada referentes ao projeto como: local, mês, orientação do norte em relação a abertura, ambiente de projeto, vestimenta, atividade desenvolvida no ambiente, área da parede que será colocada a abertura, tipo de abertura e dimensões de entrada e saída. O tipo de abertura será o que melhor descreve o cômodo a ser analisado, tendo como base os desenhos de Givoni. A partir da entrada dos dados, o programa visualiza o fluxo interno do ar e considera a sua adequação para o conforto térmico no local e mês determinados. Desta forma é possível uma análise do ambiente que está sendo elaborado, diretamente sobre a planta baixa do projeto, demonstrando a ventilação natural de forma direta e simples. O aplicativo não considera ambientes não quadrados, pois limita-se aos casos específicos estudados por Givoni / Abstract: The effect of natural ventilation on thermal confort and its influences on the design of buildings was analysed, aiming to creation - in a symplified form - a computer tool for the simulation of internal air flow. It was determined that, for the designer, this tool could be in the form of a Computer Aided Design (CAD) application, to enable viewing, on the floorplan, the natural ventilation with its dimensioning and adequation to thermal conforto This tool's creation was based on a study conducted by Givoni (1962). The application requires data entry pertaining to the project, such as: place, month, north orientation in relation to the opening, project environment, occupants' garments, activity conducted in the room, area of the wall containing the opening, type of opening and entry and exit dimensions. The type of opening will be the one which better describes the room to be analysed, based on Givoni's drawings. With the data input, the program visualizes the internal air flow and ponders its adequacy to thermal confort for the determined place and month. It is, thus, possible to analyse the room being created direct1y on the project's floorplan, demonstrating the optimization of the natural ventilation in a clear and simple manner. The application does not consider non-square rooms, for it is limited to the specific cases studied by Givoni / Mestrado / Recursos Hidricos e Saneamento / Mestre em Engenharia Civil

Orientadores: Milton Mori, Waldir Pedro Martignoni / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-12T22:56:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dias_DanieldeBrito_M.pdf: 5535932 bytes, checksum: 88e566e01cde62262c8caf66d26410e5 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Ciclones são equipamentos amplamente utilizados em indústrias como separadores gássólido. Apesar deste equipamento possuir princípios de funcionamento simples, estudos já demonstraram que o escoamento vorticial confinado inerente aos separadores ciclônicos é, na realidade, muito complexo. O recente avanço em métodos numéricos e poder computacional tornou possível o uso de ferramentas avançadas como a fluidodinâmica computacional (CFD), técnica que propõe a solução das equações de conservação de massa, quantidade de movimento e energia através de métodos numéricos. Sua aplicação a ciclones não deixou sombra de dúvida da complexidade da fluidodinâmica envolvida, mas mesmo com dificuldades abriu caminho para muitos avanços na área. O presente estudo busca somar à vasta literatura ao discutir a variação de alguns parâmetros específicos para a simulação de ciclones. O primeiro parâmetro foi a condição de contorno de saída de sólidos. Foram estudadas algumas configurações que incluem a saída direta, com dip, leg com caixa coletora e parede. Estas variações provaram ser de enorme influência em toda a fluidodinâmica do sistema. Em seguida é feito um estudo da influência do modelo de turbulência nos campos de escoamento. São aplicados os modelos k-epsilon, RNG k-epsilon, SSG-Reynolds Stress Model (SSG-RSM) e Large Eddy Simulation (LES). Os dois primeiros se mostraram inadequados, o SSG-RSM mostrou-se adequado e o LES promissor, porém limitado pela malha esparsa utilizada. Por fim, variou-se a abordagem de modelagem da fase sólida, primeiramente utilizando um modelo Euleriano-Euleriano (E-E) que levava em consideração apenas um diâmetro para a fase sólida e depois um modelo E-E3, com três fases sólidas de diâmetros diferentes sendo simuladas simultaneamente. Através destes modelos foram obtidas curvas de eficiência de coleta fracional e global. Ambos os modelos representaram bem os dados experimentais, mas o E-E3 mostrou superioridade, principalmente no que diz respeito ao tempo total de processamento e escalabilidade da simulação. As geometrias e malhas numéricas foram construídas no pacote ICEM CFD, e os casos resolvidos utilizando o software comercial ANSYS CFX, rodando em paralelo em um cluster de alta performance. Dados experimentais da literatura foram utilizados para validação. / Abstract: Cyclones are widely used in industries as gas-solid separators. Although this equipment features simple operational principles, studies have shown that the confined vorticial flow found in cyclonic separators is, in fact, very complex. Recent advances in numerical methods and computational power have made possible the use of advanced tools such as computational fluid dynamics (CFD), a technique that proposes the solution of the equations of conservation of mass, momentum and energy through numerical methods. Applied to cyclones, CFD has left no doubt on the complexity of the fluid dynamics involved, but much progress has been done in this area. The present study seeks to add to this vast literature with the discussion of the variation of a few specific parameters to cyclone simulation. The first chosen parameter was the boundary condition for the outlet of solids. A few configurations were studied, including a direct outlet, dipleg, dust hopper and wall. These variations proved to be of enormous influence to the fluid dynamics of the system. As a second study, four turbulence models were compared: k-epsilon, RNG k-epsilon, SSG-Reynolds Stress Model (SSG-RSM) and Large Eddy Simulation (LES). The first two proved to be inadequate, SSG-RSM performed the best and LES showed promise, but it suffered the limitations of a coarse mesh. The last studied parameter was the modeling approach to the solids phase, first by utilizing an Eulerian-Eulerian (E-E) model that considered a single diameter for the solid phase and second an E-E3 model, with three solid phases of different diameters being simulated simultaneously. Through these methods the fractional and overall collection efficiency curves were obtained. Both approaches reproduced the experimental data well, but E-E3 was more accurate, also presenting a reduced overall computational time and better scalability. The geometries and numerical meshes were built using the code ICEM CFD, and the cases solved using commercial software ANSYS CFX, running in parallel mode in a high performance computing cluster. Experimental data available in the literature was used as validation. / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Ennio Peres da Silva / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-09T17:40:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sordi_Alexandre_D.pdf: 39903144 bytes, checksum: 0283389433e393e30a63d2f0583d00df (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: O objetivo desse trabalho foi a modelagem de sistemas de células a combustível (CaCs) operando com o gás de gaseificação de biomassa. Dois tipos de CaCs foram consideradas no estudo: a PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell) e a SOFC (Solide Oxide Fuel Cell). A primeira opera com hidrogênio de alta pureza e a concentração permissível de monóxido de carbono no gás combustível é de 10 _mol.mol-1; então, o sistema deve conter módulos de reforma e purificação da mistura gasosa. A segunda, devido à alta temperatura de operação, pode usar a mistura gasosa diretamente sem restrição quanto ao monóxido de carbono. A metodologia consistiu na análise termodinâmica dos sistemas modelados, visando determinar as irreversibilidades nos processos e as eficiências de primeira e segunda lei; isto foi feito considerando misturas gasosas produzidas por diferentes processos de gaseificação. O estudo demonstrou a importância de um reator de reforma para o desempenho exergético do sistema PEMFC. Neste, respectivamente as eficiências de primeira e de segunda lei variaram de 39% a 41% e de 26% a 31%, a máxima eficiência de segunda lei ocorre quando o gás de gaseificação apresenta menor fração molar de nitrogênio. Para o sistema SOFC as respectivas eficiências variaram de 48% a 51% e de 34% a 39%. A comparação com o sistema de turbina a gás demonstrou que este é superior em eficiência quando opera em ciclo STIG e o reator de gaseificação é pressurizado. Por outro lado o sistema SOFC é o mais eficiente se as turbinas operarem em ciclo simples e com gaseificador pressurizado / Abstract: The objective of this work was to model fuel cell systems with biomass gasification gas. Two types of fuel cells were considered in the study: PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell) and SOFC (Solide Oxide Fuel Cell). The first uses high-purity hydrogen and the maximum carbon monoxide concentration in the fuel gas it is 10 _mol.mol-1. Therefore, it should have systems of reforming and purification of the gaseous mixture. The other, due to the operating temperature, uses directly the gaseous mixture without restriction to the carbon monoxide. The methodology has consisted in a thermodynamic analysis of modeled systems, seeking to determine irreversibility¿s in the processes and first and second law efficiencies, is this was made considering gaseous mixtures produced by different gasification processes. The study has demonstrated the reformer importance for exergetic performance of PEMFC system. In this, respectively the first and second law efficiencies ranging from 39% to 41% and from 26% to 31%, the maximum second law efficiency is accomplished when gasificaion gas is composed to smaller molar fraction of nitrogen. For SOFC system the respective efficiencies ranging from 48% to 51% and from 34% to 39%. The comparison with gas turbine system has demonstrated that these is superior in efficiency when operates at STIG cycle and the gasification reactor is pressurized. On the other hand SOFC system is more efficient if gas turbines operate in simple cycle and with pressurized gasification reactor / Doutorado / Planejamento de Sistemas Energeticos / Doutor em Engenharia Mecânica