Orientador : Prof. Dr. Paulo Henrique Siqueira / Coorientador : Dr. Cesar Augustus Assis Beneti / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Métodos Numéricos em Engenharia. Defesa: Curitiba, 28/06/2017 / Inclui referências : f.73-78 / Resumo: Análises e estudos meteorológicos permitem realizar previsões sobre o tempo e antever eventos severos como chuva intensa, tempestades elétricas e tornados. Radares meteorológicos têm a característica de possibilitar a previsão de eventos severos à curtissímo prazo, sendo possível identificar e monitorar tempestades severas. Este trabalho apresenta uma aplicação das técnicas de Aprendizagem de Máquina Support Vector Machine (SVM) e Multilayer Perceptron (MLP) para a previsão de Evento de Tempo Severo (ETS). O vetor de características, utilizado para informar os dados de entrada do modelo, é constituído de dados coletados do radar de dupla polarização pertencente ao Sistema Meteorológico do Paraná (SIMEPAR). Os dados de Descargas Elétricas Atmosféricas (DEA) são utilizados para análise dos resultados obtidos, cedidos pela Earth Networks Total Lightning Network (ENTLN). Após o treinamento obteve-se modelos que podem servir de apoio à decisão em alertas de ETS no estado do Paraná. O modelo obtido por SVM se mostrou superior ao obtido por MLP, identificando 93,02% dos ETSs estudados e com 67,84% do total de regiões identificadas confirmadas por DEA, se tornando uma possível ferramenta de apoio à decisão. Palavras-chave: Radar Polarimétrico; Nowcasting; Support Vector Machine; Multilayer Perceptron; Descargas Elétricas Atmosféricas; Aprendizagem de Máquina. / Abstract: Analyzes and meteorological studies make possible to forecast weather and anticipate severe events such as heavy rain, electrical storms and tornadoes. Meteorological radars have the characteristic of making possible to predict severe events in the short term, alows to identify and monitor severe storms. This paper presents an application of the Machine Learning techniques for the Severe Weather Event (ETS) prediction. These techniques are:Support Vector Machine (SVM) and Multilayer Perceptron (MLP). The data used as input of the model, characteristic vector, consists of data collected from the double polarization radar belonging to the Paraná Meteorological System (SIMEPAR). The data of Atmospheric Electric Discharges (DEA) are used to analyze the results obtained, provided by Earth Networks Total Lightning Network (ENTLN). After the training, were obtained models that can serve as support for the decision on ETS alerts in the state of Paraná. The model obtained by SVM was superior to that obtained by MLP, identifying 93,02 % of the ETSs studied and 67.84 % of the total number of identified regions confirmed by DEA, becoming a possible decision support tool. Key-words: Polarimetric Radar; Nowcasting; Support Vector Machine; Multilayer Perceptron; Atmospheric Electric Discharges; Machine Learning.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2015 / Made available in DSpace on 2016-10-19T12:45:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 339521.pdf: 3599755 bytes, checksum: e4fbd355b008b5513a8ca178dff59050 (MD5) Previous issue date: 2015 / As perdas no núcleo e enrolamentos de transformadoreslevam a um aumento nas temperaturas internas nestes equipamentos.Este aquecimento deve ser monitorado a fim de evitar envelhecimentoprecoce no isolamento de papel impregnado e, conseqüentemente, perdade vida útil do transformador. O presente trabalho de tese aborda odesenvolvimento e implementação de um modelo térmico para análisedas temperaturas internas em transformadores de potência, considerandoa dificuldade e custos da obtenção destas temperaturas diretamente. Aestimação das temperaturas no óleo e enrolamento em diversos pontosdo transformador é realizada considerando características térmicas dosmateriais envolvidos e aspectos construtivos do transformador. Para avalidação do modelo proposto são realizadas comparações com asmedições realizadas no transformador simulado. Os resultados aindaforam comparados com os valores de temperaturas obtidos para osmesmos pontos, com a utilização da recomendação técnica IEEE C57.91(1995).<br> / Abstract: The losses in the core and windings of transformers lead to an increase of the internal temperatures in these equipments. This heating should be monitored, in order to avoid early ageing of the insulation of impregnated paper and, consequently, the transformer's loss of life. This research work describes the development and implementation of a thermal model aiming to calculate the internal temperatures in power transformers, considering the difficulties and costs for obtaining these temperatures by direct measurement. The approach uses parameters such as the thermal characteristics of the materials involved and the transformer constructive aspects, to estimate the oil and windings temperatures in several points in the transformer. In order to validate the proposed procedure a comparison with direct measurement in the power transformer is performed. The supplied results are compared with the values provided by the application of the IEEE transformer loading guide C57.91 (1995).

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-26T03:32:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 293014.pdf: 4930352 bytes, checksum: 6fa557cc3e98f69b9aeaf4d2ab8e546b (MD5) / Problemas de determinaçao de formas são aqueles nos quais as condiçoes de contorno desejadas para o problema são conhecidas, mas a forma do domínio existente que proporciona a existência dessas condições não o é. Isso torna necessário o emprego de métodos numéricos que buscam obter a forma do domínio como parte da solução do problema. Aqui a equação governante do problema é apresentada e discretizada utilizando o Método dos Volumes Finitos baseados em Elementos (EbFVM). Após esse passo ela é então modificada de maneira a permitir que a forma do domínio seja parte ativa da solução do sistema linear. Este trabalho sugere algumas modificações com relação a outros encontrados na literatura de forma a melhorar a robustez do método. A modelagem das condições de contorno também requer tratamento especial, uma vez que informações extras sobre as variáveis de interesse já são conhecidas nas fronteiras. Também se mostra uma técnica de aplicação de condições de contorno de forma conservativa, algo que nem sempre é feito no EbFVM. Por fim, alguns resultados obtidos para geometrias simples via a aplicação da metodologia exposta são apresentados. / Shape design problems are those in which the desired output information on a given boundary conditions is known beforehand, but not the domain shape where this information is supposed to be applied. This requires that numerical methods be employed in order to return the domain shape as a solution of the linear system. The governing equation is presented and then discretized using the Element-based Finite Volume Method (EbFVM). It is then modified to allow the domain shape to be a part of the solution. Some modifications are suggested with regard to other works found on the literature in a way to improve the robustness of the method. Boundary condition modeling requires special treatment since extra information over the domain is known in advance. A method that permits the application of conservative boundary conditions is also shown. At last, results developed using the presented method are shown and discussed.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-22T22:36:04Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Materiais porosos e viscoelásticos formando sistemas multicamadas são freqüentemente utilizados para controle de ruído. Através da combinação adequada destes tipos de materiais é possível reduzir de forma significativa os níveis de vibração e ruído em diversas aplicações de engenharia. No entanto, o projeto eficiente com tais materiais pode representar um grande desafio já que o comportamento vibro-acústico de um sistema multicamada é dependente de muitas variáveis. Estes materiais apresentam várias propriedades necessárias para sua caracterização que influenciam diretamente no nível de desempenho acústico do sistema. Assim sendo, a melhor forma de abordar tal problema é através de modelos teóricos para predizer o comportamento das estruturas tratadas com materiais porosos e viscoelásticos. Através de uma abordagem teórica é possível estudar diferentes opções de projeto e obter soluções eficientes. Neste trabalho apresenta-se três métodos para predizer a transmissão sonora através de placas revestidas formando sistemas multicamadas. Os métodos de predição utilizados são: o Método da Matriz de Transferência, o Método de Elementos Finitos e a Análise Estatística de Energia. Cada método é descrito em detalhes e através de uma comparação de seus resultados demonstra-se suas potencialidades e limitações. O processo de validação dos modelos teóricos é realizado através de diversos procedimentos experimentais. São construídas bancadas e medições em várias amostras são utilizadas para determinar as propriedades dos materiais. Adota-se o método inverso para caracterização de materiais porosos e sua viabilidade é investigada. Dados experimentais em termos de perda de transmissão sonora são obtidos pelo método de duas câmaras reverberantes para os sistemas multicamadas em estudo. Desta forma, baseando-se nas análises apresentadas e nos resultados obtidos neste trabalho, é possível identificar o método de predição e os procedimentos de caracterização dos materais mais adequados para cada aplicação.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T07:53:21Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O foco principal desta tese está dirigido ao estudo e à aplicação do Método da Modelagem por Linhas de Transmissão (TLM) para a caracterização do canal de propagação em ambientes internos. O trabalho aborda também a localização ótima de transmissores, e para isto, é realizado o estudo de dois métodos matemáticos: o Método da Correlação Espacial (Método da Krigagem) e o Método dos Algoritmos Genéticos. São apresentados os detalhes fundamentais do TLM em sua versão bidimensional e tridimensional, para o uso em meios não-homogêneos e com perdas. São abordados os principais fenômenos da interação onda / estrutura, assim como são propostas soluções viáveis para a realização de cálculos de mapeamento eletromagnético e otimização da localização de transmissores em ambientes internos. O caráter inédito deste trabalho é centrado no desenvolvimento de uma técnica, baseada no uso do TLM e do Método da Krigagem, para o auto-planejamento de sistemas internos de radiocomunicação através de uma temática simples, prática, clara e eficiente. Nove exemplos de aplicação são apresentados para avaliação da capacidade da técnica desenvolvida, priorizando a análise de casos onde os métodos tradicionais são ineficientes. Os resultados das simulações foram altamente satisfatórios, mostrando assim a eficácia dos métodos como ferramenta de cálculo e solução destes tipos de problemas. The main focus of this dissertation is related to the applications of the Transmission Line Modeling Method (TLM) in order to characterize indoor radio propagation channels. This work also leads with the optimal transmitters locations in indoor environments, and for these analysis, two mathematical methods were applied: the Spatial Correlation Meta-Model (Kriging) and the Genetic Algorithms Method. The main aspects of TLM are presented for bi-dimensional and tri-dimensional evaluations applied to non-homogeneous media with losses. The main phenomena about the wave / structure interactions are illustrated and after that viable solutions are proposed for the success of electromagnetic mapping and optimal transmitter's location in indoor environments. The central point of this work is concerned with the development of a technique based on the use of the TLM and the Kriging Method for the auto-planning of indoor radio communication systems. Nine examples of applications are givem to show the developed technique potentialities, specially for cases where traditional methods are inefficient. The simulations results had been highly satisfactory showing the effectiveness of the methods as tools to provide solutions for these kinds of problems.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção. / Made available in DSpace on 2012-10-24T11:00:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 264558.pdf: 3489762 bytes, checksum: d9490aec870dfbb407af61ea191aa242 (MD5) / O rápido crescimento das tecnologias de aquisição de dados e a utilização de computadores têm incrementado o interesse pelas técnicas de controle estatístico emergentes, tais como os gráficos de controle multivariados aplicados no monitoramento de processos que envolvem o controle simultâneo de características da qualidade ou variáveis de processo correlacionadas. Neste trabalho propõe-se o método de Equação Integral com Quadratura Gaussiana para otimizar os principais parâmetros ARL, k e h do gráfico de controle multivariado de Somas Acumuladas (MCUSUM). Este método envolve a derivação analítica de uma equação integral, cuja resolução numérica via Quadratura Gaussiana possibilita ao usuário obter a solução aproximada desses parâmetros utilizando um programa computacional desenvolvido a partir deste método. Além disso, propõe-se também, a partir desta metodologia, uma aproximação sistemática de projetar estatisticamente um gráfico de controle MCUSUM ótimo baseado nestes parâmetros, que minimize o custo médio de operação. Isso, orienta o usuário a decidir que tamanho de mudança do vetor de médias é realmente importante detectar, e tendo isto como base, selecionar aqueles parâmetros ótimos do gráfico MCUSUM que contemplem aspectos estatísticos como a minimização do número de falsos alarmes e a maximização da capacidade de detecção de mudanças reais. Os resultados obtidos deste trabalho revelam o método de Equação Integral proposto como uma excelente alternativa para otimizar os parâmetros do gráfico MCUSUM por ser um procedimento mais versátil que fornece melhores resultados para o valor de ARL com maior rapidez de cálculo comparado com o método de simulações e a relativa simplicidade de implementação em um programa computacional.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção / Made available in DSpace on 2013-07-16T01:02:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 212122.pdf: 1003038 bytes, checksum: dec863343f6719dc57667a534f6af6e4 (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:19:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 322918.pdf: 14214719 bytes, checksum: caa81c98d6c6c0ca117f44d5bf4e9990 (MD5) Previous issue date: 2013 / Nesta dissertação são avaliados métodos que utilizam a solução numérica das equações de Reynolds para a previsão do ruído de jatos. As condições de escoamento são caracterizadas por número de Reynolds em torno de 106, números de Mach entre 0.50 e 1.00, jatos isotérmicos e aquecidos, originados por bocais circulares simples e coaxiais com e sem serrilhas. A previsão do ruído de jatos pode ser dividida em duas etapas: o cálculo da intensidade das fontes sonoras e a avaliação dos efeitos de refração sonora. Quatro métodos para cálculo da intensidade das fontes sonoras encontrados na literatura são implementados para fins de comparação, dois baseados na Equação de Lighthill e dois a partir das Equaçõoes Linearizadas de Euler. De forma geral, os resultados dos métodos baseados nas duas formulações apresentam boa concordância com dados experimentais, mas os métodos baseados na Equação de Lighthill possuem uma formulação mais simples e necessitam de um menor número de constantes empíricas. A técnica de traçado de raios é utilizada para avaliar a refração das ondas de pressão acústica emitidas por fontes do tipo monopolo localizadas em diferentes posições do jato. Três aspectos relacionados à refração são estudados em detalhes: (i) a dependência da zona de silêncio com a posição da fonte, (ii) a importância de gradientes de velocidade do som em jatos aquecidos, e (iii) a assimetria originada por bocais serrilhados. Devido à acurácia e ao baixo custo computacional, conclui-se que os métodos estudados são alternativas viáveis para a análise do ruído de jatos.<br> / Abstract : In this dissertation methods based on the numerical solution of theReynolds-averaged Navier?Stokes equations are evaluated to predictjet noise. The flow conditions include Reynolds number around 106and Mach number in the 0.50?1.00 range, isothermal or heated fluidstreams, single- and dual-stream circular nozzles with or without chevrons.The prediction of jet noise can be split in two components: theevaluation of the strength of sound sources and the evaluation of thee?ects of sound refraction. Four methods available in the literature areimplemented to evaluate the source strength; two based on the LighthillEquation and two based on the Linearized Euler Equations. It is foundthat both frameworks allow predictions of noise spectra in reasonableagreement with experimental data. However, the methods based onthe Lighthill Equation o?er a more straightforward formulation andneed less empirical constants. A ray tracing method is also adopted tostudy the e?ects of refraction on acoustic pressure waves emitted frommonopole sources in several positions within the jet. Three aspectsof refraction are studied in detail: (i) the dependence of the zone ofsilence regarding the source position, (ii) the significance of sound speedgradients in heated jets, and (iii) the asymmetry created by chevronnozzles. Given the reasonable accuracy and low computational cost ofthe studied methods, the so-called RANS-based methods are considereda viable approach to predict jet noise.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-22T06:52:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 233481.pdf: 2583477 bytes, checksum: 5dac206e9d70de21c7388e5791691101 (MD5) / O presente trabalho aborda um estudo envolvendo técnicas utilizadas em computação de alto desempenho, avaliando métodos numéricos, pré-condicionadores, esquemas de armazenamento de matrizes esparsas e tecnologias de rede de comunicação focando, principalmente, seu uso em sistemas de equações originários da análise de elementos finitos, utilizando clusters de computadores comerciais. Neste trabalho são apresentados diversos resultados com os quais se procurou encontrar, dentre o conjunto de técnicas e ferramentas utilizadas, as opções mais adequadas para o desenvolvimento de programas de computador e ferramentas de auxílio ao projeto em computador utilizando elementos finitos, que venham a se utilizar de clusters de computadores com memória distribuída. This work is a study related to techniques applied to high performance computing, evaluating numerical methods, preconditioners, sparse matrix storage schemes e network technologies, focusing its use mainly in systems of equations obtained from finite element analysis, using commercial computer clusters. It presents several results intended to demonstrate, among a large set of used techniques and tools, the more suitable options to be applied on the development of computer programs and in computer aided design tools making use of finite elements method with computer clusters and distributed memory.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-20T11:23:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 194834.pdf: 974951 bytes, checksum: 3f3e11dde709150c757d6b4e906f6222 (MD5) / : O interesse nas propriedades elétricas de materiais biológicos data de mais de um século. Contudo, a análise teórica de grandezas e propriedades em tecidos biológicos por métodos analíticos somente é possível em modelos muito simplificados. Esta tese baseia-se no desenvolvimento de um método numérico especialmente projetado para permitir a modelagem de agregados de células e tecidos, representando com fidelidade as características elétricas do meio em dimensões celulares e descrevendo com precisão as propriedades macroscópicas em grandes volumes de tecido. A técnica baseia-se na solução da equação de continuidade, em um espaço discretizado com elementos de volume retangulares, e modela o transporte elétrico no meio através de um circuito equivalente constituído de elementos concentrados, como capacitâncias, condutâncias e fontes de corrente. Esta técnica é denominada de Método do Circuito Equivalente (MCE), e foi concebida como tendo duas abordagens que se complementam: o modelo em escala celular e o modelo em escala de tecido. Esta tese demonstra a versatilidade e potencialidade do método para analisar diferentes aspectos do comportamento elétrico de tecidos. Com base nos resultados obtidos propomos que o MCE deve se tornar uma importante ferramenta na pesquisa em bioeletromagnetismo, bem como no planejamento de terapias baseadas na eletro-estimulação biológica.