CARNEIRO, F. O. M. Levantamento de curvas de eficiência de aerogeradores de 3m de diâmetro utilizando modelos de turbulência RANS de uma e duas equações com comparação experimental. 2011. 82 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2011. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-03-21T15:37:45Z No. of bitstreams: 1 2011_dis_fomcarneiro.pdf: 1235728 bytes, checksum: eef97963b333c0ef898e74014d10e7f6 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2016-03-31T15:55:08Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2011_dis_fomcarneiro.pdf: 1235728 bytes, checksum: eef97963b333c0ef898e74014d10e7f6 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-31T15:55:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011_dis_fomcarneiro.pdf: 1235728 bytes, checksum: eef97963b333c0ef898e74014d10e7f6 (MD5) Previous issue date: 2011-02-28 / A survey was conducted, consisting of efficiency curves applying RANS turbulence numerical models of one and two equations for a wind turbine with a diameter of 3m, using blades designed to operate under different λ with NACA 0012, 4412 and 6412 profiles. The parameterization of the mesh geometry to the size of the rotor, together with the parameterization of the refinement level compared to the ability of RANS models reached independence from the grid to the solution. Later, a numerical analysis was performed to compare the best result – a blade designed to operate under λ = 6 with the NACA 6412 profile - against experimental data. The experimental apparatus was able to collect data rotation and torque of the rotor simultaneously with the measurement of wind velocity, which obtained a maximum efficiency of approximately 25% and an operating range limited to λ = 6. It can be concluded that the models provide good accuracy in predicting the operating range of λ, however the values of Cp were underestimated. The k-ω SST model showed the best results among all. / Realizou-se o levantamento de curvas de eficiência utilizando odelos numéricos RANS de uma e duas equações para um erogerador com 3m de diâmetro, utilizando pás projetadas para operar em diferentes condições de λ com perfis NACA 0012, 4412 e 6412. A parametrização da geometria da malha para a dimensão do rotor, juntamente com a parametrização do refinamento frente à capacidade dos modelos RANS obteve a independência da malha à solução. Posteriormente a análise numérica realizou a comparação do melhor resultado – pá projetada λ=6 com o perfil NACA 6412 – com dados experimentais. O aparato experimental foi capaz de coletar dados de rotação e torque do rotor simultaneamente com a medição da velocidade do vento, no qual foi obtido um valor máximo de eficiência de aproximadamente 25% e uma faixa de operação limitada a λ=6. Conclui-se que os modelos fornecem boa precisão em predizer a faixa operacional de λ, no entanto os valores de Cp foram subestimados. O modelo k-ω SST apresentou o melhor resultados dentre todos.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2017-08-28T16:30:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 347850.pdf: 10486126 bytes, checksum: 552f33f62f6464215c4b3a7ed17c3ccf (MD5) Previous issue date: 2017 / A interação de robôs pode se dar por meio da ação de forças estáticas, ou seja, quando não existem movimentos significativos entre o robô e o meio, ou dinâmica, quando o robô está em movimento mantendo o contato com o meio. Quando a movimentação é relativamente lenta, é possível considerar a interação como quase-estática, pois os efeitos dinâmicos podem ser desprezados. Nas tarefas em que se exige contato a baixas velocidades, especificações e estudos sobre a capacidade de gerar forças e momentos (ou simplesmente capacidade de força) de robôs tornam-se interessantes. Em muitos casos, durante a execução da tarefa, a capacidade de força pode estar abaixo das forças requeridas pela tarefa em algum ponto da trajetória, o que pode acarretar a ocorrência de danos materiais ou ferimentos em pessoas durante o processo. A capacidade de força nos robôs depende basicamente do potencial de geração torques, ou forças em seus atuadores de revolução ou prismáticos respectivamente e das direções das forças aplicadas. Neste sentido surge o conceito de forças isotrópicas, que consiste na máxima magnitude de força que um robô pode aplicar ou suportar em todas as direções de acordo com uma postura. O objetivo principal deste trabalho é o desenvolvimento de um método, para obtenção dos mapas da capacidade de forças isotrópicas em manipuladores seriais planares em condições estáticas ou quase-estáticas. O estudo será realizado utilizando robôs com estruturas cinemática do tipo 3R, 4R, 5R e 6R. O método proposto tem como resultado um mapa de indicação das maiores forças isotrópicas que podem ser exercidas dentro da área de trabalho do robô. Os resultados obtidos permitem alocar uma tarefa na região com maior capacidade de força isotrópica, garantindo que a força mínima requerida pela execução da tarefa seja atendida. Neste trabalho, a modelagem estática é realizada através da teoria de helicóides e do método de Davies. A capacidade de força isotrópica é calculada através do método denominado fator de escala modificado. O método proposto é estudado por meio de casos e validado comparando os resultados com os métodos pesquisados no referencial teórico. / Abstract: The interaction of robots can occur through the action of static forces, when there is no significant movement between the robot and the environment, or dynamics, when the robot is in motion while maintaining contact with the environment. When the movement is relatively slow, it is possible to consider the interaction as quasi-static, since the dynamic effects can be neglected. In tasks requiring contact at low speeds, specifications and studies on the robots ability to generate forces and moments (or simply force capability) become interesting. In many cases, during the execution of the task, the force capability may be below the forces required by the task at some point in the trajectory, which can lead to material damage or injury people during the process. The capability of force in the robots depends basically on the potential of generation of torques, or forces in their revolution or prismatic actuators, respectively and on the directions of the applied forces. In this sense arises the concept of isotropic forces, which consists of the maximum magnitude of force that a robot can apply or support in all directions according to a posture. The main objective of this work is the development of a method to obtain the isotropic forces maps for planar serial manipulators under static or quasi-static conditions. The study will be performed using robots with kinematic structures of 3R, 4R, 5R and 6R type. The proposed method results in a map indicating the greatest isotropic forces that can be exerted within the workspace of the robot. The obtained results allow to allocate a task in the region with greater capability of isotropic force, ensuring that the minimum force required for the execution of the task is met. In this work, static modeling is performed through the screw theory and the Davies method. The isotropic force capability is calculated using the method called the modified scale factor. The proposed method is will be applied to several cases studies and validated by comparing the results obtained from it with the methods found in the literature.

O presente trabalho simula processos de conformação mecânica em domínios bidimensionais. Para tanto, considera-se o material como sendo um fluido não newtoniana e utiliza-se a formulação da mecânica dos fluidos com função de penalidade. O método empregado para realizar a discretização espacial é o método dos elementos finitos com integração reduzida do termo da função de penalidade. Para discretizar o tempo usa-se diferenças finitas com o esquema de Crank-Nicolson. E apresentado também o método Lagrangiano-Euleriano arbitrário para descrever o movimento da malha de elementos finitos. / Simulations o f metal forming processes in two dimensional domains are presented in this work. The material is considered as a non newtonian flu id and the flow formulation with the penalty function approach is used. Spatial discretization is accomplished using the finite element method with reduced integration for the pressure term. Finite differences is used for time integration with a Crank-Nicolson scheme. The arbitrary Lagrangian-Eulerian scheme is employed to describe the motion of the finite element mesh.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológio. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2013 / Made available in DSpace on 2013-12-05T23:44:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 318583.pdf: 4041808 bytes, checksum: 6034936f7cfba2f74e24faa0b0fa61f1 (MD5) Previous issue date: 2013 / A fenomenologia complexa dos mecanismos de amortecimento dos materiais e das estruturas impede a obtenção de modelos precisos para a predição de amortecimento da maior parte das estruturas e sistemas práticos. Isso quer dizer que, ainda hoje e na maioria das vezes, a determinação do amortecimento precisa ser feita de forma experimental, sujeita a diversas formas de erro e incertezas. Dentre as inúmeras formas de determinação de amortecimento, muitas das técnicas estão relacionadas a processos de extração de parâmetros modais que recorrem a processos de ajuste de curvas para a obtenção dos parâmetros modais. Estruturas com diferentes graus de complexidade e diferentes graus de amortecimento requerem o uso de diferentes técnicas de extração de parâmetros modais para minimizar os erros. Neste trabalho, conjuntos de dados analíticos e de simulação numérica, obtidos sob condições controladas, são utilizados para determinar a precisão dos métodos de ajuste de curvas na determinação do amortecimento estrutural. O uso de dados simulados permite calcular o erro percentual de cada um dos métodos. Por fim, dados experimentais serão utilizados para corroborar os resultados obtidos a partir dos dados controlados. <br> / Abstract: The complex phenomenology of the damping mechanisms of materials and structures is a hindrance to getting accurate models for the prediction of damping for most of structures and practical systems. This means that still today, in several cases, determination of damping must be done experimentally, subject to various forms of error and uncertainty. Among the several forms of damping determination, many of the techniques are related to methods of modal parameters extraction which use curve fitting to obtain the modal parameters. Structures with different degrees of complexity and different degrees of damping require the use of different techniques of modal parameters estimation to minimize errors. In this work sets of analytical and simulated data are obtained under controlled conditions and used to determine the accuracy of curve fitting methods to estimate the structural damping. The use of simulated data enables to calculate the percentage error of each of the methods. Lastly, experimental data will be used to corroborate the results obtained from the controlled data.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduaçao em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-04-11T04:17:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 344784.pdf: 10489976 bytes, checksum: 3dc8e084778a440139590a17ae8b9432 (MD5) Previous issue date: 2016 / O controle de vibrações utilizando materiais viscoelásticos, com camada simples ou restrita, para tratamentos de amortecimento em superfícies, é muito utilizado nas diversas áreas da engenharia. As propriedades dinâmicas desses materiais, representadas pelo módulo complexo, são dependentes da frequência e da temperatura. Uma das técnicas mais empregadas para a caracterização desta propriedade é o método da viga vibrante, padronizado pela ASTM E756. No emprego desta norma é necessário muitas vezes que o material seja avaliado em duas configurações de vigas, sendo que para materiais com camada restrita é necessário que a camada restritora seja retirada. Neste caso, o efeito do comportamento dinâmico exercido pelo adesivo (que une as camadas) na estrutura é anulado e, dependendo do material, tal efeito pode ser relevante. Técnicas de ajustes de modelos são promissoras para realizar a caracterização de tais materiais, porém, aquelas baseadas no método direto de resposta em frequência possuem custos computacionais altos. O método modal é uma alternativa eficiente, mas é ainda desafiador considerar a variação do módulo complexo com a frequência nas respostas dos modelos. Este trabalho tem por objetivo apresentar um procedimento de caracterização do módulo complexo de materiais de amortecimento, com camada simples ou restrita, através de técnicas de ajustes de modelos que utilizam o método modal para a simulação dos parâmetros modais de vigas. Para isto, o material será avaliado numa só configuração de viga e a análise será realizada num domínio que agrupa a frequência e temperatura numa só escala, chamada frequência reduzida, onde as propriedades viscoelásticas se tornam constantes para cada frequência reduzida. Este recurso se torna eficiente por aplicar o método modal e considerar as variações do módulo complexo nas simulações. O método experimental adotado foi o da viga vibrante, porém, com a amostra fixa na viga em sua configuração de aplicação. O modelo de derivadas fracionárias foi adotado para a descrição dos parâmetros modais no domínio da frequência reduzida e também do módulo complexo numa ampla faixa de frequência e temperatura. Para as simulações dos parâmetros modais foi desenvolvido um elemento finito de viga sanduíche com 8 graus de liberdade. Ao final da caracterização os parâmetros modais numéricos foram comparados com os experimentais e os resultados apresentaram boas concordâncias.<br> / Abstract : The vibration control using constrained viscoelastic material is a technique commonly used in some areas of engineering . The dynamic properties of this material are represented by the complex modulus which is frequency- and temperature-dependent. Usually, the characterization of these properties are done by the vibrating beam method, standardized by the ASTM E756. In some cases, this standard requires two beam setups to test the specimen and the removal of the constraining layer for materials that use it. In this case, the dynamic effect performed by the adhesive (which bonds the layers) on the structure is nullified and, depending on the material, this effect might become relevant. Numerical methods are a good alternative to be used in the characterization process, but those methods based on direct frequency response have high computational cost. The Modal Analysis is an efficient way to solve this problem but it is difficult to consider the frequency dependence on the model response. The objective of this research is to present a complex modulus characterization procedure of constrained viscoelastic materials through model updating techniques using the modal frequency response analysis to predict the beam sandwich modal parameters. The material will be evaluated using only one beam configuration and the analysis will be done in a domain that merges the frequency and temperature in only one scale, called reduced frequency. This strategy is efficient due to the use of modal frequency response analysis and to consider the complex modulus frequency- and temperature- dependent. The experimental method was the same as the vibrating beam method but with the sample glued on the beam in its original configuration. The fractional derivative model was used to describe the beam modal parameters in the reduced frequency domain and also the complex modulus in a large range of temperature and frequency. A finite element was formulated with eight degrees of freedom to be used on the simulations. At the end, the modal parameters obtained numerically showed a good agreement with the experimental ones.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2017. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2017-05-09T16:53:45Z No. of bitstreams: 1 2017_GuilhermeOliveiraFerrazdePaiva.pdf: 17231272 bytes, checksum: 169b2d5a9d5dbf62a7fe7a19e209139b (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2017-05-09T18:13:21Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_GuilhermeOliveiraFerrazdePaiva.pdf: 17231272 bytes, checksum: 169b2d5a9d5dbf62a7fe7a19e209139b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-09T18:13:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_GuilhermeOliveiraFerrazdePaiva.pdf: 17231272 bytes, checksum: 169b2d5a9d5dbf62a7fe7a19e209139b (MD5) Previous issue date: 2017-05-09 / Este trabalho teve como objetivo analisar e implementar funções de enriquecimento polinomiais e descontínua, conforme a estratégia do Método dos Elementos Finitos Generalizados (MEFG), para aplicação em simulações de problemas de falhas em estruturas utilizando um modelo de dano bilinear. A mais importante contribuição desta pesquisa foi o estudo do dano em membros estruturais sob falhas utilizando malhas grosseiras, com aplicação de funções de enriquecimento para melhorar a aproximação da distribuição do dano. Os resultados foram validados por meio da comparação com o caminho da trinca observado e também com curvas experimentais retiradas de diversos tipos de ensaios, com diferentes tipos de materiais e modos de falha. Os ensaios simulados foram: flexão em três pontos em vigas com entalhe central, cisalhamento em quatro pontos em viga com entalhe central e cisalhamento em quatro pontos em viga com duplo entalhe. Foram simulados tanto modelos com trinca geométrica, quanto modelos com a inserção da trinca via função Heaviside. Comprovou-se, então, a eficiência e acurácia do MEFG em melhorar a previsão do comportamento de ruptura em detrimento de uma análise de Elementos Finitos. Esta qualidade tornou-se mais evidente nas simulações com malhas grosseiras, visto que apresentaram resultados com precisão equivalente a outros encontrados na literatura, porém, com uma quantidade inferior de elementos. As principais consequência da aplicação do enriquecimento são a flexibilização do processo de geração de malha e a redução do custo computacional das análises, devido a quantidade de elementos utilizados na modelagem ser menor. / This work aimed to implement polynomial and discontinuous enrichment functions, according to the strategy of the Generalized Finite Element Method (GFEM), for application in simulations of failure problems in structures using a bilinear damage model. The most important contribution of this research was the study of damage in structural members under failure using coarse meshes, with application of enrichment functions to improve the approximation of the damage distribution. The results were validated by comparison with the observed crack path and also with experimental curves drawn from different types of tests, with different types of materials and failure modes. The simulated tests were: three-point bending beam with central notch, four-point shear beam with central notch, and four-point shear beam with double notch. Both models were simulated with geometric crack and with the insertion of the crack through Heaviside function. It was then verified the efficiency and accuracy of the GFEM in improving the prediction of the rupture behavior in detriment of a Finite Element analysis. This feature became more evident in simulations with coarse meshes, since they presented results with accuracy equivalent to others found in the literature, but with lower number of elements. The main advantage of the proposed strategy is the flexibility of the mesh generation process and the reduction of the computational cost of the overall simulation.

O propósito deste trabalho é o de apresentar em um único texto os métodos diagramáticos aplicáveis à teoria microscópica de fluido, tanto no formalismo clássico como no quântico. Procura-se explicar as propriedades macroscópicas pelos métodos da Mecânica Estatística, tratando as interações inter-moleculares pertubativamente, por expansões diagramáticas. O trabalho está dividido em partes A e B que tratam de fluidos clássicos e quânticos, respectivamente. A parte A inicia por um capítulo de revisão de Teoria Cinética. Seguindo de um sobre Funções de Distribuição, que objetivam introduzir os conceitos fundamentais assim como a linguagem e a notação. No capítulo III apresenta-se o método diagramático propriamente dito e no capítulo IV fazem-se algumas aplicações tratando explicitamente o cálculo de coeficientes da expansão virial para alguns exemplos de potencial intermolecular e a densidade de probabilidade reduzida. A parte B inicia por uma revisão do formalismo “número de ocupação”, propriedades do operados de evolução e representações em Mecânica Quântica, como ferramentas fundamentais para o restante do trabalho. O método diagramático é apresentado no capítulo III, aplicado ao cálculo dos cumulantes definidos na expansão da função de partição. O propagador (função de Green) é tratado no capítulo IV pela expansão diagramática de Hugenholtz e de Feynman, Equação de Dyson e aproximação de Hartree-Fock. Como aplicação do método apresenta-se um cálculo de calor específico. / The porpouse of this Works is to give in a single text the diagrammatic methods for both, the classical and quantum formalismo f the macroscopic properties by the methods of statistical mechanics, dealing with the inter-molecular interactions, by perturbation theory, with diagrammatic expansions. The work is devides in parts A and B, which diagrammatic expansions. Part A begins with a review chapter on Kinetic Theory, followed by one on Distribution Fuctions, with the porpoise of introducing the fundamental concepts as well as the language and notation. In chapter III the diagrammatic method is intreoduced and in chapter IV some applications are made, specifically the calculation of the coefficients of the virial expansion for some example of intermolecular interactions and the reduced probabiblity density. Part B begins with a review of the “occupation number” formalism, properties of the evolution operador and the interaction picture in Quantum Mechanics, as basic tools for the rest of the work. The diagrammatic method is presents in chapter III, applied to the calculation of the cumulants which are defined in the expansion of the partition function. The propagatos (green’s function) is treated in chapter IV by Hugenholtz diagrammatic expansion as well as Feynman’s by Dyson’s equation and Hartree-Fock approximation. As an application one shows a calculation of the specific heat.

O presente trabalho simula processos de conformação mecânica em domínios bidimensionais. Para tanto, considera-se o material como sendo um fluido não newtoniana e utiliza-se a formulação da mecânica dos fluidos com função de penalidade. O método empregado para realizar a discretização espacial é o método dos elementos finitos com integração reduzida do termo da função de penalidade. Para discretizar o tempo usa-se diferenças finitas com o esquema de Crank-Nicolson. E apresentado também o método Lagrangiano-Euleriano arbitrário para descrever o movimento da malha de elementos finitos. / Simulations o f metal forming processes in two dimensional domains are presented in this work. The material is considered as a non newtonian flu id and the flow formulation with the penalty function approach is used. Spatial discretization is accomplished using the finite element method with reduced integration for the pressure term. Finite differences is used for time integration with a Crank-Nicolson scheme. The arbitrary Lagrangian-Eulerian scheme is employed to describe the motion of the finite element mesh.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2006. / Submitted by Fernanda Weschenfelder (nandaweschenfelder@gmail.com) on 2009-11-06T15:03:39Z No. of bitstreams: 5 DISSERTACAO L G NOLETO_ parte 1_capa a p 53_ preliminares a cap 3.pdf: 499019 bytes, checksum: c41bfe58eac26eb0dbf881f439280b4c (MD5) DISSERTACAO L G NOLETO_parte 2 p 54 a 60.pdf: 4997182 bytes, checksum: 2faea5ad67db38eb66e62f9385dbc3a8 (MD5) DISSERTACAO L G NOLETO_parte 3 p 61 a 64.pdf: 25872865 bytes, checksum: 4efd5c540324ed9fa1c2033a6933d12f (MD5) DISSERTACAO L G NOLETO_parte 4 p 65 a 69.pdf: 2566302 bytes, checksum: 546f8c76db1d9991ab8c42e8af4462b1 (MD5) DISSERTACAO L G NOLETO_parte 5 p 70 a 96 _ cap 4_1_3 ao final.pdf: 4577791 bytes, checksum: 70ca13ea8bc571a6aa8b999780543c4a (MD5) / Approved for entry into archive by Luanna Maia(luanna@bce.unb.br) on 2011-02-03T11:02:37Z (GMT) No. of bitstreams: 5 DISSERTACAO L G NOLETO_ parte 1_capa a p 53_ preliminares a cap 3.pdf: 499019 bytes, checksum: c41bfe58eac26eb0dbf881f439280b4c (MD5) DISSERTACAO L G NOLETO_parte 2 p 54 a 60.pdf: 4997182 bytes, checksum: 2faea5ad67db38eb66e62f9385dbc3a8 (MD5) DISSERTACAO L G NOLETO_parte 3 p 61 a 64.pdf: 25872865 bytes, checksum: 4efd5c540324ed9fa1c2033a6933d12f (MD5) DISSERTACAO L G NOLETO_parte 4 p 65 a 69.pdf: 2566302 bytes, checksum: 546f8c76db1d9991ab8c42e8af4462b1 (MD5) DISSERTACAO L G NOLETO_parte 5 p 70 a 96 _ cap 4_1_3 ao final.pdf: 4577791 bytes, checksum: 70ca13ea8bc571a6aa8b999780543c4a (MD5) / Made available in DSpace on 2011-02-03T11:02:37Z (GMT). No. of bitstreams: 5 DISSERTACAO L G NOLETO_ parte 1_capa a p 53_ preliminares a cap 3.pdf: 499019 bytes, checksum: c41bfe58eac26eb0dbf881f439280b4c (MD5) DISSERTACAO L G NOLETO_parte 2 p 54 a 60.pdf: 4997182 bytes, checksum: 2faea5ad67db38eb66e62f9385dbc3a8 (MD5) DISSERTACAO L G NOLETO_parte 3 p 61 a 64.pdf: 25872865 bytes, checksum: 4efd5c540324ed9fa1c2033a6933d12f (MD5) DISSERTACAO L G NOLETO_parte 4 p 65 a 69.pdf: 2566302 bytes, checksum: 546f8c76db1d9991ab8c42e8af4462b1 (MD5) DISSERTACAO L G NOLETO_parte 5 p 70 a 96 _ cap 4_1_3 ao final.pdf: 4577791 bytes, checksum: 70ca13ea8bc571a6aa8b999780543c4a (MD5) Previous issue date: 2006-10-24 / O objetivo deste trabalho é o estudo numérico do escoamento turbulento em modelos florestais caracterizados através de modelos. Os modelos em questão são o de um cilindro e de uma matriz de cilindros. Foram utilizadas técnicas híbridas de simulação de escoamentos turbulentos, simulação de grandes escalas e a simulação via decomposição de Reynolds. Os resultados foram obtidos com o código ANSYS CFX. A primeira etapa consiste no escoamento em torno de um cilindro finito. Foram utilizadas para este caso a decomposição de Reynolds, a simulação de grandes escalas e a simulação híbrida conhecida como DES. Os resultados foram estudados através de visualizações do escoamento e comparação numérico-experimental dos perfis de velocidade e de intensidade de turbulência. Foram mostradas também visualizações dos resultados instantâneos do escoamento e análise de espectro do sinal temporal. A etapa seguinte consiste no estudo do escoamento em uma matriz de cilindros com a decomposição de Reynolds. Analogamente, os resultados de visualizações e comparação numérico-experimental foram feitos, juntamente com uma análise estatística espacial. Esta análise irá permitir uma estudo dos fluxos dispersivos, bem como uma análise que determine posições de sondas para aquisição de grandezas do escoamento. ________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The objective of this work is the numerical study of the turbulent flow in canopy flows with the use of proper models. The models for this work are the flow around a finite cylinder and a cylinder matrix. Hybrid techniques of numerical simulation, alongside with large eddy simulation and Reynolds Averaged Navier-Stokes were used. The results were obtained by the ANSYS CFX commercial software. The first step is the study of the flow around a finite cylinder. For this case, Unsteady Reynolds Averaged Navier-Stokes, Large Eddy Simulation and a hybrid technique known as Detached Eddy Simulation were used. The results were studied first by visualizations of the flow, and numerical-experimental comparing of the velocity and turbulence intensity profiles. Also, visualizations of the instantaneous results and spectra analysis of the velocity signal were showed. The second step is the study of the flow over a cylinder matrix with Unsteady Reynolds Averaged Navier-Stokes. Like the previous case, the results were studied by flow visualization, and numerical-experimental comparation. Then a spatial statistic analysis were made. This analysis allowed a study of the dispersive fluxes, as well as a threshold of the flow that will determine probing conditions for flow quantities.

Tese (doutorado)-Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2010. / Submitted by Shayane Marques Zica (marquacizh@uol.com.br) on 2011-03-03T18:40:16Z No. of bitstreams: 1 2010_LucianoGoncalvesNoleto.pdf: 19676064 bytes, checksum: 759d877f60a55d023c3bc4fee4f62d7f (MD5) / Approved for entry into archive by Daniel Ribeiro(daniel@bce.unb.br) on 2011-03-09T23:09:55Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2010_LucianoGoncalvesNoleto.pdf: 19676064 bytes, checksum: 759d877f60a55d023c3bc4fee4f62d7f (MD5) / Made available in DSpace on 2011-03-09T23:09:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2010_LucianoGoncalvesNoleto.pdf: 19676064 bytes, checksum: 759d877f60a55d023c3bc4fee4f62d7f (MD5) / O presente trabalho irá apresentar resultados da simulação de escoamentos turbulentos com geometria móvel. Sua motivação decorre do fato de que este tipo de escoamento ainda representa um desafio em termos de engenharia e de pesquisa. A ocorrência de problemas práticos de escoamentos turbulentos que possuem geometrias móveis é percebida em várias áreas de conhecimento. Para efetuar as simulações, foi empregado o código CORDEL, desenvolvido em linguagem MATLAB pelo laboratório de energia e ambiente da UnB. Para efetuar a simulação da fronteira móvel, metodologias de movimentação de malha foram implementadas no código. Para a simulação do escoamento, empregou-se a modelagem clássica da turbulência com o método dos elementos finitos e a formulação Euleriana-Lagrangeana Arbitrária. Inicialmente, foram implementadas cinco metodologias de movimentação de malha. Quatro baseadas em uma abordagem pseudo-estrutural e uma abordagem pseudo-escoamento. A abordagem pseudo-escoamento, baseada no escoamento de Stokes, foi ineditamente discretizada em um contexto de métodos de projeção em elementos finitos. Os resultados obtidos para a movimentação da malha mostraram que a maioria das metodologias movimentaram a malha de forma adequada, sem apresentar problemas de integridade de malha. A metodologia do pseudo-escoamento mostrou bons resultados mas exigiu um passo de tempo mais baixo. Posteriormente foram simulados dois casos com domínios fixos. Os resultados obtidos se mostram em consonância com a literatura pesquisada. Em uma das simulações com modelagem da turbulência híbrida foi feita uma alteração no valor de uma de suas constantes. Esta alteração objetiva obter resultados mais realistas do arrasto. Os resultados obtidos com o novo valor da constante mostraram um valor de arrasto em maior proximidade com dados numéricos obtidos pela literatura. Finalmente foram efetuadas simulações do escoamento em fronteiras móveis. Os resultados obtidos mostram em consonância com a literatura, mas o caso do cilindro necessita de dados experimentais que o validem. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The present work presents results of numerical simulations of turbulent flows with moving boundaries. Its motivation is given by the fact that this kind of flow still represents a challenge in terms of engineering and research. The occurrence of practical problems of turbulent flows that has moving boundaries is known in several research areas. To perform the simulations, the Finite Element code CORDEL, developed in MATLAB language by the Laboratory of Energy and Environment of University of Brasilia was employed. It was used a classical turbulence modeling, discretized in a finite element projection method with the Arbitrary Lagrangean Eulerian approach for the moving boundary. Initially, five mesh motion methodologies were implemented: Four based on a pseudo-structural approach and one based on a pseudo-flow approach. The pseudo- flow approach was based on a Stokes flow problem and newly discretized into a finite element projection method. The results obtained for the mesh moving showed that the majority of the methodologies moved the mesh adequately, without presenting integrity problems. The pseudo-flow methodology showed good results, but demanded a lower timestep. Finally, flows with fixed and moving boundaries were simulated. The obtained results showed resemblance with the literature. It was made in one of the hybrid simulations an alteration of the value of one of its constants. This alteration has the objective of obtain more realistic results for drag coefficient. The results with the new value showed an average drag that is closer to tridimensional results at the literature. The results with moving boundaries are similar with the literature, but one of the simulated cases need experimental validation.