Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-18T19:53:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 144243.pdf: 659527 bytes, checksum: bb4f02c640584b69e9ef246aa7cbc680 (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção. / Made available in DSpace on 2012-10-19T07:57:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 185540.pdf: 916907 bytes, checksum: 40a360eb9c10b7da07fb5413a9176989 (MD5)

Made available in DSpace on 2016-01-13T13:27:34Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-10-23. Added 1 bitstream(s) on 2016-01-13T13:33:02Z : No. of bitstreams: 1 000855212.pdf: 2111250 bytes, checksum: 7eb42c51ea96f1616ea18b419052b97c (MD5) / Este trabalho abrange o estudo de um sistema de controle na sua forma mais simples, ou seja, controlador e processo. A otimização de uma função objetivo definida por um determinado índice de desempenho, que tem como variáveis o estado do sistema e os sinais de controle, busca atingir o controle ótimo que minimiza este índice. A pesquisa levantou os principais conceitos afetos à teoria do controle ótimo e algumas das principais técnicas de solução do que consistiu o conceito central da teoria, o Problema de Controle Ótimo, ou PCO. Em especial, foi possível implementar a técnica de otimização dinâmica por pontos de colocação, aplicada em um ambiente integrado constituído de ferramentas de modelagem, JModelica e de otimização, IPOPT. Como principal referência foi utilizado o PCO um modelo matemático da transmissão da dengue, com auxílio do qual alguns pesquisadores tentaram calcular, em função dos custos relativos de cada técnica de combate à doença, inseticidas e liberação no ambiente de machos estéreis, as melhores estratégias para diminuir a população de fêmeas fertilizadas, diretamente relacionadas aos casos da doença. Os trabalhos originais que pesquisaram o mesmo problema abordaram a questão pela formulação de um PCO com solução pelo Princípio do Máximo de Pontryagin, em procedimento sequencial e aproximado. Outros utilizaram algoritmos genéticos e otimização multiobjetivo. Os resultados desta pesquisa que podem ser destacados são inicialmente a própria revisão da teoria de controle ótimo, a instalação e a operação do referido ambiente integrado de modelagem, simulação e otimização, onde diversos PCO foram e podem ser solucionados, bem como o programa em linguagem Python que solucionou estes PCO e, finalmente, as considerações teóricas sobre o PCO do modelo de transmissão da dengue, permitindo sugerir alterações no cálculo de função objetivo para melhor utilização dos... / This work comprises the study of a control system in its most simple format, that is, a controller and a process oer a plant. The optmization of a cost function, with the system state as variables, aims to achieve the optimal control. Starting from the concepts presented in the previous works, we studied alternatives optimization techniques suited to the optmal control. We used as experimental basement a mathemtical model of dengue disease's transmission, the same model adopted by some researchers to help to assess the best strategies to vanish the fertilized females, an index that is direclty related to the illness cases, as function of the relative costs of each technique available to combat the disease: the use of insecticides and the release of sterile males to the environment. The original researches that studies the same problem approached the matter by the formulation of an optimal control problem solved by Pontryagin Maximum Principle, in a sequential and approximated procedure. Others adopted genetic algorithm and multi-objective optimization. This research shows the results of the approach by dynamic optimization with collocation points in a integrated enviornment with modeling and simulation, JModelica, and optimization, IPOPT, tools. The application of the dynamic optimization with collocation points technique to the studied model allowed, by better observation of control signals and the assessment of the cost function, to suggest changes to a more efficient control

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:30Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-02-10Bitstream added on 2014-06-13T18:53:34Z : No. of bitstreams: 1 santos_pmp_me_guara.pdf: 4359750 bytes, checksum: 85e5035af4f1d67cd7f1b2afa6bc956a (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Neste trabalho analisamos numericamente a região externa do sistema Plutão-Caronte através da insercão de partículas-teste inicialmente em ´orbitas do tipo-P prógradas e retrógradas, no sistema formado por Plutão, Caronte, Nix e Hidra. Destas integracões numéricas foram geradas grades semi-eixo maior em função da excentricidade definindo-se regiões de partículas em orbitas estáveis e regiões de colisão e escape. Na vizinhança dos satélites Nix e Hidra foram identificadas regiões caóticas, em que partículas localizadas dentro desta região têm suas excentricidades e semi-eixo maiores aumentados e escapam ou colidem com um corpo massivo do sistema. Um conjunto de partículas permaneceram em regiões próximas das orbitas de Nix e Hidra, possivelmente coorbitais de Nix e Hidra. Para ambos os casos, prógrado e retrógrado, a região estável”é maior na região externa do sistema, após a órbita de Hidra, dependendo do valor da excentricidade. Também foram realizadas simulações numéricas inserindo satélites hipotéticos massivos além da órbita de Caronte e os efeitos causados nas órbitas de Nix e Hidra foram analisados. Um estudo numérico preliminar dos efeitos da Press˜ao de Radiac¸ ˜ao Solar em partículas com raios de 1μm, 3μm, 5μm e 10μm foi realizado. Este estudo mostrou que partículas sob os efeitos do Arrasto de Poynting-Robertson deca´ıram em 1,45 × 106 anos (partículas de 1μm de raio) e 1,45 × 107 anos (partíıculas de 10μm de raio), enquanto que a Pressão de Radiac¸ ˜ao causou variacões das excentricidades das partículas fazendo com que em alguns casos houvesse colisões com o planeta. / In this work we performed a numerical analysis of the the outer region of the Pluto-Charon system by the insertion of a sample of test particles initially in P-type prograde and retrograde orbits, in the system formed by Pluto, Charon, Nix and Hydra. These numerical integrations generated diagrams of semi-major axis versus eccentricity which define regions of particles in stable orbits and regions of collision and escape. In the vicinity of the satellites Nix and Hydra were identified chaotic regions, where particles located in this region have their eccentricities and semi-major axis increased provoking an ejection or collision with a massive body of the system. A set of particles remained in regions near the orbits of Nix and Hydra, possibly coorbitais with them. For both cases, prograde and retrograde, the “stable” region is larger in the outer region of the system, after Hydra’s orbit, depending on the value of eccentricity. Numerical simulations were also performed by inserting some massive hypothetical satellites beyond the Charon’s orbit and the effects on the orbits of Nix and Hydra were analyzed. A preliminary numerical study of the effects of the solar radiation force on a sample of particles with radii of 1μm, 3μm, 5μm e 10μm was performed. This study showed that particles under the effects of the Poynting-Robertson drag decay on a time scale between 1.45×106 years (particles of 1μm in radius) and 1.45×107 years (particles of 10μm in radius), while the radiation pressure caused variations of the eccentricities of the particles causing in some cases collisions with the planet.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:35:41Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-07-12Bitstream added on 2014-06-13T21:07:55Z : No. of bitstreams: 1 reis_lcbs_dr_guara.pdf: 2077045 bytes, checksum: c684f59e0c480f38a02a67965262fcda (MD5) / Nesta tese realizou-se uma análise do escoamento turbulento de gás natural e combustão turbulenta subseqüente, em um queimador industrial com chamas por difusão de um forno de reaquecimento de placas, através de modelagem em computação fluidodinâmica (CFD) em regime permanente para várias condições de carga térmica normais de operação. O forno é equipado com queimadores projetados para a utilização de gás natural e gás de coqueria, alternativamente, através dos mesmos orifícios. O trabalho foi focado em um dos queimadores laterais da zona de preaquecimento do forno de reaquecimento, projetado para formação de movimento rotacional do ar primário de combustão. Valores de vazão volumétrica e de pressão calculados numericamente a montante do queimador para o gás natural, ar primário e secundário de combustão foram validados por medições experimentais. Os resultados da modelagem numérica foram analisados para diferentes modelos de turbulência em termos de perda de carga e perfil de velocidade. Os modelos de turbulência “k-.”, entre eles o “standard”, o RNG e o “Realizable” foram utilizados, e também o Reynolds Stress Model (RSM). Coeficientes de descarga de orifício para o gás natural foram calculados com os valores das propriedades do fluido, resultado da simulação numérica e comparados com método empírico de determinação deste parâmetro. O modelo de combustão turbulenta utilizado foi o Eddy Dissipation Model (EDM). A análise da combustão e da aerodinâmica foi apresentada através dos perfis de temperatura, pressão e velocidade. As temperaturas calculadas pela simulação numérica em região interna do forno, do piso refratário, da parede do queimador e da superfície inferior da placa, foram comparadas com os valores da medição experimental... / This work presents numerical modeling of a turbulent natural gas flow through a non-premixed industrial burner of a slab reheating furnace, in steady state condition for several burner thermal loads. The furnace is equipped with diffusion side burners capable of utilizing natural gas or coke oven gas alternatively through the same nozzles. The study is focused on one of the burners of the preheating zone, designed with swirl device in the primary air nozzle. Computational Fluid Dynamics simulation has been used to predict the burner orifice turbulent flow. Flow rate and pressure at burner upstream were validated by experimental measurements. The outcomes of the numerical modeling are analyzed for the different turbulence models in terms of pressure drop and velocity profiles. The standard, RNG, and Realizable k-. models and Reynolds Stress Model (RSM) were been used. Orifice discharge coefficients for natural gas nozzle were calculated using the fluid properties from numerical simulation and compared with empirical formulation to determine this parameter. The turbulent combustion model used was the Eddy-Dissipation Model. The combustion and aerodynamic analysis was presented through the profiles of temperature, pressure and velocity. The temperatures calculated through the numerical simulation inside the furnace, at the refractory floor, at the burner wall and in the lower surface of the slab were compared to the values of experimental measurements. The main purpose of the numerical investigation is to determine the turbulence model that more consistently reproduces the experimental results of the flow through an industrial non-premixed burner orifice. The comparisons between simulations suggest that all the models tested satisfactorily represent the experimental conditions... (Complete abstract click eletronic access below)

Made available in DSpace on 2015-06-17T19:33:59Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014. Added 1 bitstream(s) on 2015-06-18T12:47:41Z : No. of bitstreams: 1 000829583.pdf: 2617933 bytes, checksum: ba7e5dda0026faacb2b1c924901eac4e (MD5) / As propriedades especiais dos nanotubos de carbono (CNTs) inspiraram pesquisadores em diversas aplicações tecnológicas. Diversos produtos macroscópicos que são feitos ou contém nanotubos de carbono já existem como raquetes de tênis, tacos de beisebol, quadros de bicicletas, pás de turbinas eólicas e cascos de embarcações. A fim de de obter mais conhecimento sobre o comportamento desses produtos e materiais, seja para o desenvolvimento de novas aplicações ou melhorar as já existentes, é importante continuar investigação das propriedades físicas individuais dos nanotubos de carbono. Neste trabalho, utilizando ferramentas de simulação de dinâmica molecular, apresentamos os resultados para o coeficiente de expansão térmica de três nanotubos de carbono de duas camadas (DWCNTs Double Walled (CNTs) (5,5)@(10,10), sem e com defeitos. Os defeitos considerados nesse estudo são de dois tipos: átomos de carbono intersticial e ligações do tipo sp entre as camadas. Validamos nossos métodos calculando o coeficiente de expansão térmica do nanotubo de carbono de uma camada (SWCNT Single Walled CNT) (10,10) e comparando os resultados com os presentes na literatura. Nós mostramos que os defeitos reduzem, em módulo, o coeficiente de expansão térmica do (5,5)@(10,10) DWCNT. Discutimos esse resultado em comparação com o valor do coeficiente de expansão térmica do diamante / The special properties of carbon nanotubes (NTs) have inspired researchers in many technological applications. Examples of macroscopic products that contain or are made of CNTs are tennis rackets, baseball bats, bicycle frames, ligthweiht wind turbine blades and boat hulls. In order to get more knowledge about the behavior of these products and materials, either to develop new applications or improve the actual ones, it is important to investigate the physical properties of individual CNTs in diverse situations. In this work, using tools of molecular dynamics simulations, we present three results for the coefficient of thermal expansion of the Double Walled CNTs (DWCNTs) (5.5)@(10,10) with and without defects. The types of defects considered here are carbon atoms at interstitial sites and sp connections between the walls of the (5,5)@(10,10) DWCNT. Our methods are, first, validate by the calculation of the coefficient of thermal expansion of the Single Walled CNT (SWCNT) (10,10) and the camparison of the result with that from the literature. We show that the coefficient of thermal expansion of the (5,5)@(10,10) DWCNT. This result is discussed in terms of the coefficient of thermal expansion of the diamond

Orientador: Roger Augusto Rodrigues / Banca: Jean Rodrigo Garcia / Banca: Caio Gorla Nogueira / Resumo: Os solos não saturados são materiais multifásicos e de comportamento complexo que podem ser encontrados em depósitos de grande espessura onde são construídas as obras de engenharia civil. O entendimento do comportamento tensão-deformação/fluxo desses solos tem sido aprimorado com o desenvolvimento de experimentos e modelos constitutivos que são aplicados para a previsão de comportamentos e análises de desempenho das obras geotécnicas. Tais modelos têm sido utilizados para simular diversos resultados de ensaios de laboratório de solos não saturados compactados, porém, simulações de resultados de ensaios de campo em solos não saturados naturais ainda têm sido pouco exploradas. A proposta deste trabalho é simular numericamente o comportamento Hidro-Mecânico de um solo arenoso não saturado via método de elementos finitos em ensaios de prova de carga em placa. Os parâmetros constitutivos do solo são provenientes de resultados de ensaios de laboratório realizados com controle de sucção. O programa de elementos finitos Code_Bright foi utilizado para a simulação dos resultados dos ensaios das provas de carga em placa realizadas em campo. Os resultados obtidos numericamente demonstraram a capacidade do modelo constitutivo mecânico em reproduzir adequadamente os resultados dos ensaios. A partir dos resultados, constatou-se que os recalques são fortemente afetados pela variação da sucção, demonstrando o comportamento colapsível do solo diante de aplicação de tensões e mudanças de umidad... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Unsaturated soils are multiphase materials with complex behavior that can be found in large thickness deposits where civil engineering works are built. The understanding of the stress-strain/flow behavior of these solis has improved with the development of experiments and constitutive models that are applied to behavior predictions and performance analysis of geotechnical works. Such models have been used to simulate several laboratory test results on compacted unsaturated soils, however, simulation of field test results on natural unsaturated soils have been little explored. This work aims to simulate numerically the Hydro-Mechanical behavior of an unsaturated sandy soil by finite element method in plate loading tests. Constitutive parameters of the soil come from the laboratory test results performed with controlled soil suction. The program Code_Brigth was used to simulate plate loading tests results. The results showed the capacity of the constitutive mechanical model to reproduce the tests results. The settlements are strongly affected by the soil suction variation, demonstrating the collapsible behavior for stress, moisture content or soil suction changes. The constitutive mechanical parameter po*, preconsolidation stress for saturated condition, affected significantly the soil behavior, as well as the magnitude of the collapse by wetting. The results presented the great importance of the unsaturated status of the soil in prediction behavior and how this condition can affect the design of foundation in unsturated soils with collapsible behavior. This study provides basic information concerning the estimation of admissible stress, taking the seasonal variability due to be the soil suction / Mestre

Resumo: Esta Tese apresenta um modelo computacional genérico para motores de ignição por compressão (ICO) que usam como combustível diesel, biodiesel e/ou gás natural (biogás) produzidos de microalgas. Um modelo matemático simplificado para operação do motor em regime transiente e em regime permanente, o qual combina princípios da termodinâmica clássica e transferência de calor, foi desenvolvido para o espaço de trabalho do motor (cilindro do motor) com objetivo de fornecer respostas rápidas durante o projeto de sistemas. O modelo é baseado em parâmetros geométricos e de operação do motor (rpm, diâmetros do pistão e do cilindro, curso do pistão, temperatura de operação do motor, relação de compressão do motor, relação ar/combustível) e é capaz de calcular a pressão, a temperatura e a composição da mistura gasosa dento do cilindro como função do tempo (ou do ângulo de giro do virabrequim), tornando possível avaliar, na operação do motor, a pressão média indicada, a potência e o torque indicados em função da velocidade angular. As perdas por atrito são quantificadas com base em correlações empíricas para motores ICO de injeção direta de combustível, de forma que a potência e o torque efetivos podem ser obtidos. O ajuste e validação experimental do modelo proposto foram realizados por comparação direta de resultados obtidos com dados experimentais previamente publicados e catálogos com curvas características de motores. O modelo foi então utilizado para conduzir uma análise paramétrica de forma que os parâmetros que mais afetassem a performance do motor fossem identificados, objetivando melhorar o projeto de motores e futuros estudos de otimização. Os resultados numéricos obtidos demonstram que se pode esperar que o modelo seja uma ferramenta simples, mas importante para o projeto, controle e otimização de motores ICO alimentados por misturas combustíveis de diesel, biodiesel, e gás natural combinando precisão com baixo tempo computacional. O modelo prova ainda que há possibilidade de usar biogás em misturas com diesel e biodiesel com consumo médio, até 13,6% menor em relação ao uso de diesel, quando é usado somente biogás e que na mesma situação o consumo médio de biodiesel é até 12,4% maior. Nessas situações, a perda de potência resultou em 2,3% em média usando somente biogás e 1,1% em média usando somente biodiesel.

Orientador: Fernando Bernardi de Souza / Co-orientadora: Regiane Máximo de Souza / Banca: José de Souza Rodrigues / Banca: Moacir Godinho Filho / Resumo: Por meio de experimentos baseados em simulação computacional, este trabalho tem como objetivo avaliar o desempenho do Sistema de Coordenação de Ordens (SCO) Simplified Drum-Buffer-Rope (S-DBR) aplicado a ambientes de produção para estoque, denominado Make-to-Availability (MTA). Composto por um conjunto de técnicas, o MTA visa maximizar o nível de serviço a partir da garantia de estoques de produtos acabados para pronta entrega. Nesta pesquisa, são criadas derivações do MTA com as retiradas das técnicas Gerenciamento do Pulmão, Priorização pelo Status do Pulmão e Carga Planejada. O desempenho das derivações é comparado com o MTA em sua forma completa. Para tanto, quatro indicadores de desempenho são utilizados: fill rate, estoque em processo, estoque de produtos acabados e tempo de reposição. Quatro cenários foram simulados, variando as taxas médias de demanda e o coeficiente de variação dos tempos de processamento. O MTA não obteve o melhor desempenho em nenhum dos indicadores, nos quatro cenários, porém a retirada das técnicas não trouxe melhoras significativas na disponibilidade dos produtos, e em alguns casos aumentou extremamente os níveis de estoque e o tempo de reposição. Ao final as técnicas se mostraram importantes para manter a disponibilidade dos produtos com menores níveis de estoque e menor tempo de reposição. / Abstract: Through experiments with computer simulation, this work aims to evaluate the performance of an Ordering System Coordinator (OSC), Simplified Drum-Buffer-Rope applied to a make to stock environment, called Make-To-Availability (MTA). Composed of a set of techniques, the MTA aims to maximize the level of service from the supply guarantee for immediate delivery. In this research, MTA derivations are created pulling out the techniques Buffer Management, Status of Buffer Prioritization and Planned Load. The performance of derivations was compared with MTA in its complete form. For this purpose, four performance indicators were utilized: fill rate, work in process, finished goods inventory and reposition time. Four scenarios were simulated, with different median demand rates and the coefficient of variation of the process time. The MTA does not obtain the best performance in any indicator, at the four scenarios, however the pulling out of techniques does not bring significant improvement on product availability, and in some cases, stocks and reposition time greatly increased. In the end, the techniques have shown important to keep the availability of products with lower stocks and smaller reposition time. / Mestre

Orientador: José Manoel Balthazar / Co-orientador: Edilaine Martins Soler / Banca: Diego Colon / Banca: Atila Madureira Bueno / Resumo: Este trabalho abrange o estudo de um sistema de controle na sua forma mais simples, ou seja, controlador e processo. A otimização de uma função objetivo definida por um determinado índice de desempenho, que tem como variáveis o estado do sistema e os sinais de controle, busca atingir o controle ótimo que minimiza este índice. A pesquisa levantou os principais conceitos afetos à teoria do controle ótimo e algumas das principais técnicas de solução do que consistiu o conceito central da teoria, o Problema de Controle Ótimo, ou PCO. Em especial, foi possível implementar a técnica de otimização dinâmica por pontos de colocação, aplicada em um ambiente integrado constituído de ferramentas de modelagem, JModelica e de otimização, IPOPT. Como principal referência foi utilizado o PCO um modelo matemático da transmissão da dengue, com auxílio do qual alguns pesquisadores tentaram calcular, em função dos custos relativos de cada técnica de combate à doença, inseticidas e liberação no ambiente de machos estéreis, as melhores estratégias para diminuir a população de fêmeas fertilizadas, diretamente relacionadas aos casos da doença. Os trabalhos originais que pesquisaram o mesmo problema abordaram a questão pela formulação de um PCO com solução pelo Princípio do Máximo de Pontryagin, em procedimento sequencial e aproximado. Outros utilizaram algoritmos genéticos e otimização multiobjetivo. Os resultados desta pesquisa que podem ser destacados são inicialmente a própria revisão da teoria de controle ótimo, a instalação e a operação do referido ambiente integrado de modelagem, simulação e otimização, onde diversos PCO foram e podem ser solucionados, bem como o programa em linguagem Python que solucionou estes PCO e, finalmente, as considerações teóricas sobre o PCO do modelo de transmissão da dengue, permitindo sugerir alterações no cálculo de função objetivo para melhor utilização dos... / Abstract: This work comprises the study of a control system in its most simple format, that is, a controller and a process oer a plant. The optmization of a cost function, with the system state as variables, aims to achieve the optimal control. Starting from the concepts presented in the previous works, we studied alternatives optimization techniques suited to the optmal control. We used as experimental basement a mathemtical model of dengue disease's transmission, the same model adopted by some researchers to help to assess the best strategies to vanish the fertilized females, an index that is direclty related to the illness cases, as function of the relative costs of each technique available to combat the disease: the use of insecticides and the release of sterile males to the environment. The original researches that studies the same problem approached the matter by the formulation of an optimal control problem solved by Pontryagin Maximum Principle, in a sequential and approximated procedure. Others adopted genetic algorithm and multi-objective optimization. This research shows the results of the approach by dynamic optimization with collocation points in a integrated enviornment with modeling and simulation, JModelica, and optimization, IPOPT, tools. The application of the dynamic optimization with collocation points technique to the studied model allowed, by better observation of control signals and the assessment of the cost function, to suggest changes to a more efficient control / Mestre