Os conceitos de competência do escoamento e de capacidade de transporte foram desenvolvidos para escoamentos fluviais e acabam sendo transferidos para a modelagem de correntes de turbidez. No entanto, não é claro até que ponto o estabelecimento de analogias entre o ambiente fluvial e as correntes de turbidez pode ser realizado. Nesse contexto, o principal objetivo deste trabalho foi avaliar os conceitos de competência e de capacidade nas correntes de turbidez. O estudo foi desenvolvido experimentalmente, em um canal de inclinação variável de 4 m de comprimento, 40 cm de altura e 12 cm de largura. Um leito móvel foi construído em um trecho intermediário do canal utilizando sedimento - carvão mineral (ρ = 1405 kgm³) - com tamanho areia média. No total, 30 simulações de correntes de turbidez contínuas foram realizadas, utilizando o mesmo sedimento, porém com tamanho areia muito fina. Foram simuladas três declividades diferentes (6%, 0,3% e 0,015%), vazões de injeção entre 15 e 25 lmin, concentrações iniciais variando entre 0,03% e 5,5% e a duração dos ensaios ficou compreendida entre 3 e 30 min. O levantamento do perfil longitudinal do leito móvel, antes e após o ensaio, foi realizado e todo o sedimento foi coletado. Três quantidades distintas de sedimento foram quantificadas: a quantidade depositada antes do leito móvel, a quantidade depositada no leito móvel e a quantidade depositada depois do leito móvel. O cálculo da eficiência de transporte das correntes de turbidez no trecho do leito móvel, bem como das suas descargas sólidas, foi realizado. Também foram realizadas análises granulométricas do sedimento depositado antes e após do leito móvel. Por fim, parâmetros do fluxo foram obtidos (altura e velocidade) através de análises visuais e números adimensionais clássicos do transporte sólido em canais abertos foram avaliados. A partir da interpretação dos dados, conclui-se que os conceitos de competência do escoamento e de capacidade de transporte não foram capazes de refletir o diâmetro característico do sedimento transportado pelas correntes simuladas e a capacidade máxima de transporte desses fluxos, como normalmente ocorre em escoamentos fluviais. A relação entre a eficiência de transporte desses fluxos e a descarga sólida dos mesmos indicou que a partir de uma região a eficiência tornou-se invariante. Essa relação possui curvas com tendência logarítmica e as suas assíntotas ocorreram em valores de eficiência da ordem de 50% (inclinação de 6%) e de 40% (inclinações de 0,3% e 0,015%). A relação entre o diâmetro característico do sedimento depositado depois do leito e antes do leito indicou uma diminuição de cerca de 18% no tamanho dos grãos depositados a jusante. / The modeling of turbidity currents uses the concepts of competence and flow capacity that have been developed based on river hydraulics. However, the analogies between the fluvial environment and turbidity currents are not very clear. The main purpose of this study was to evaluate the competence and flow capacity of turbidity currents. The study was performed using an experimental channel 4 m long, 40 cm high, and 12 cm wide with variable slope. A mobile bed of medium sand-size - mineral coal (ρ=1405 kgm³) - was constructed in an intermediate area of the channel. In total, 30 simulations of continuous turbidity currents were performed and the sediment used in the turbidity currents was very fine sand-size mineral coal. The simulations were accomplished considering three different channel slopes (6%, 0.3% e 0.015%); injection discharge varied between 15 and 25 l/min, and initial volumetric concentrations varied between 0.03% and 5.5%. The simulations lasted between 3 and 30 minutes. The longitudinal profile of the mobile bed was analyzed before and after each simulation, and all the sediment was collected at the end. Three different amounts of sediment were quantified: the amount of sediment deposited before, on, and after the mobile bed. Based on this data, both the transport efficiency and solid discharge of the turbidity current on the mobile bed were determined. Particle-size distribution of the deposited sediment before and after the mobile bed was also carried out. Finally, flow parameters were obtained (high and velocity) considering visual evaluation and the classical dimensional numbers in sediment transport in open channel flows were analyzed. The data interpretation revealed that the competence and flow capacity parameters were not able to reflect the grain diameter transported by the simulated currents and a maximum flow capacity of these flows, as usually is observed in fluvial flows. The relation between the transport efficiency and solid discharge of these flows demonstrated that after a certain point, the efficiency became constant. This relation resulted in log trend curves with asymptotes located at efficiency values of approximately 50% (6% slope) and 40% (0.3% and 0.015% slopes). The characteristic diameter of the sediment deposited after the mobile bed presented a reduction of 18% when compared to the sediment deposited before the mobile bed.

Os conceitos de competência do escoamento e de capacidade de transporte foram desenvolvidos para escoamentos fluviais e acabam sendo transferidos para a modelagem de correntes de turbidez. No entanto, não é claro até que ponto o estabelecimento de analogias entre o ambiente fluvial e as correntes de turbidez pode ser realizado. Nesse contexto, o principal objetivo deste trabalho foi avaliar os conceitos de competência e de capacidade nas correntes de turbidez. O estudo foi desenvolvido experimentalmente, em um canal de inclinação variável de 4 m de comprimento, 40 cm de altura e 12 cm de largura. Um leito móvel foi construído em um trecho intermediário do canal utilizando sedimento - carvão mineral (ρ = 1405 kgm³) - com tamanho areia média. No total, 30 simulações de correntes de turbidez contínuas foram realizadas, utilizando o mesmo sedimento, porém com tamanho areia muito fina. Foram simuladas três declividades diferentes (6%, 0,3% e 0,015%), vazões de injeção entre 15 e 25 lmin, concentrações iniciais variando entre 0,03% e 5,5% e a duração dos ensaios ficou compreendida entre 3 e 30 min. O levantamento do perfil longitudinal do leito móvel, antes e após o ensaio, foi realizado e todo o sedimento foi coletado. Três quantidades distintas de sedimento foram quantificadas: a quantidade depositada antes do leito móvel, a quantidade depositada no leito móvel e a quantidade depositada depois do leito móvel. O cálculo da eficiência de transporte das correntes de turbidez no trecho do leito móvel, bem como das suas descargas sólidas, foi realizado. Também foram realizadas análises granulométricas do sedimento depositado antes e após do leito móvel. Por fim, parâmetros do fluxo foram obtidos (altura e velocidade) através de análises visuais e números adimensionais clássicos do transporte sólido em canais abertos foram avaliados. A partir da interpretação dos dados, conclui-se que os conceitos de competência do escoamento e de capacidade de transporte não foram capazes de refletir o diâmetro característico do sedimento transportado pelas correntes simuladas e a capacidade máxima de transporte desses fluxos, como normalmente ocorre em escoamentos fluviais. A relação entre a eficiência de transporte desses fluxos e a descarga sólida dos mesmos indicou que a partir de uma região a eficiência tornou-se invariante. Essa relação possui curvas com tendência logarítmica e as suas assíntotas ocorreram em valores de eficiência da ordem de 50% (inclinação de 6%) e de 40% (inclinações de 0,3% e 0,015%). A relação entre o diâmetro característico do sedimento depositado depois do leito e antes do leito indicou uma diminuição de cerca de 18% no tamanho dos grãos depositados a jusante. / The modeling of turbidity currents uses the concepts of competence and flow capacity that have been developed based on river hydraulics. However, the analogies between the fluvial environment and turbidity currents are not very clear. The main purpose of this study was to evaluate the competence and flow capacity of turbidity currents. The study was performed using an experimental channel 4 m long, 40 cm high, and 12 cm wide with variable slope. A mobile bed of medium sand-size - mineral coal (ρ=1405 kgm³) - was constructed in an intermediate area of the channel. In total, 30 simulations of continuous turbidity currents were performed and the sediment used in the turbidity currents was very fine sand-size mineral coal. The simulations were accomplished considering three different channel slopes (6%, 0.3% e 0.015%); injection discharge varied between 15 and 25 l/min, and initial volumetric concentrations varied between 0.03% and 5.5%. The simulations lasted between 3 and 30 minutes. The longitudinal profile of the mobile bed was analyzed before and after each simulation, and all the sediment was collected at the end. Three different amounts of sediment were quantified: the amount of sediment deposited before, on, and after the mobile bed. Based on this data, both the transport efficiency and solid discharge of the turbidity current on the mobile bed were determined. Particle-size distribution of the deposited sediment before and after the mobile bed was also carried out. Finally, flow parameters were obtained (high and velocity) considering visual evaluation and the classical dimensional numbers in sediment transport in open channel flows were analyzed. The data interpretation revealed that the competence and flow capacity parameters were not able to reflect the grain diameter transported by the simulated currents and a maximum flow capacity of these flows, as usually is observed in fluvial flows. The relation between the transport efficiency and solid discharge of these flows demonstrated that after a certain point, the efficiency became constant. This relation resulted in log trend curves with asymptotes located at efficiency values of approximately 50% (6% slope) and 40% (0.3% and 0.015% slopes). The characteristic diameter of the sediment deposited after the mobile bed presented a reduction of 18% when compared to the sediment deposited before the mobile bed.

Orientador: Joerg Dietrich Wilhelm Schleicher / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica e Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-08-21T13:15:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marcondes_PauloEduardoPasquini_M.pdf: 15230137 bytes, checksum: 6a3ec19ac833d41b7e0e630fdfdcd247 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Nos reservatórios de hidrocarbonetos, a caracterização das falhas e fraturas é de extrema importância devido a seu papel ora como barreiras ao fluxo, ora canais condutores. Os efeitos da anisotropia causada por fraturas alinhadas têm sido objeto de muitos trabalhos e experimentos de modelagem sísmica. No entanto, devido a complexidade exibida por meios fraturados anisotrópicos, a caracterização desse tipo de meio nem sempre é possível. Nestas condições, através da adoção de modelos e geometrias simplificados, bem como da adequada escolha dos parâmetros é que a modelagem física da propagação de ondas sísmicas através de meios fraturados permite estimar a influência destas características das fraturas de forma mais confiável. Modelamos fraturas preenchidas por material de baixa resistência ao cisalhamento usando inclusões de neoprene, que possui esta característica. Foram efetuadas medidas de transmissão acústica de ondas P e S em um modelo de referência sem inclusões e em outro modelo com inclusões discóides de neoprene. Os dados ultrassônicos foram adquiridos usando transdutores de ondas P com frequência central de 120 kHz e de ondas S com 90 kHz. Estudamos o comportamento destes dois meios anisotrópicos sob compressão uniaxial. Também estudamos o efeito destas inclusões sobre os parâmetros anisotrópicos de um meio cujo arcabouço já apresentava comportamento anisotrópico polar. Ambos os modelos foram submetidos a compressão uniaxial com tensões de 3 até 15,8 MPa. O completo fechamento das fraturas ocorre ao nível de tensão de 14,6 MPa. Nossa análise aponta a existência de diferentes regimes para o comportamento das inclusões, observados tanto no parâmetro densidade de fraturas quanto sob sua razão de aspecto. Estes resultados sugerem uma dependência da razão de aspecto para baixos níveis de tensão uniaxial diferente do que se tem reportado na literatura. Outros resultados obtidos dizem respeito à caracterização dos meios anisotrópicos devido ao fraturamento a partir dos coeficientes elásticos derivados a partir das velocidades sísmicas. Apesar de não exaustivos, nossos resultados mostram que abordagens experimentais simples podem fornecer conhecimento valioso do comportamento de rochas fraturadas aos níveis de tensão existentes nos reservatórios / Abstract: Fault and fracture characterization is very important for hydrocarbon reservoirs, due to it being either a flow barrier or conduit. Elastic anisotropy due to aligned cracks has been the subject of many seismic physical modeling experiments. However, due to the complexity exhibited by fractured anisotropic media, fully characterizing these kind of media is not always possible. Under these conditions, the adoption of simplified models and geometries as well as adequate parameter choices permits characterizing these media using physical seismic modeling in a reliable way. We modeled fractures with a low shear modulus filling using neoprene rubber discs as inclusions, because of neoprene's low shear modulus. We carried out pulse transmission measurements of P- and S-wave velocities in a reference model without inclusions and in a model with penny-shaped neoprene inclusions. The reference model is an anisotropic matrix that consists of stacked plexiglass plates. Rubber discs were used as inclusions in that anisotropic matrix leading to secondary anisotropy, this is our second model. We recorded ultrasonic seismic data using P-wave transducers with central frequency 120 kHz and S-wave transducers with 90 kHz. We compressed the physical models using pressures ranging from 3 to 15.8MPa. Full crack closure occurs at stress 14.6MPa normal to model faces. Our analysis indicates different regimens for the behavior of the inclusions when observed via its crack densities and aspect ratios. These results suggest a different dependence of the crack aspect ratio on uniaxial stress at the low state of stress than usually described in the literature. Other results point that it might be possible to characterize a fractured medium though its elastic coefficients. Though our results are not extensive, they show that simple experimental approaches might provide valuable insight into the behavior of cracked rocks at reservoir stress levels / Mestrado / Reservatórios e Gestão / Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo

Os conceitos de competência do escoamento e de capacidade de transporte foram desenvolvidos para escoamentos fluviais e acabam sendo transferidos para a modelagem de correntes de turbidez. No entanto, não é claro até que ponto o estabelecimento de analogias entre o ambiente fluvial e as correntes de turbidez pode ser realizado. Nesse contexto, o principal objetivo deste trabalho foi avaliar os conceitos de competência e de capacidade nas correntes de turbidez. O estudo foi desenvolvido experimentalmente, em um canal de inclinação variável de 4 m de comprimento, 40 cm de altura e 12 cm de largura. Um leito móvel foi construído em um trecho intermediário do canal utilizando sedimento - carvão mineral (ρ = 1405 kgm³) - com tamanho areia média. No total, 30 simulações de correntes de turbidez contínuas foram realizadas, utilizando o mesmo sedimento, porém com tamanho areia muito fina. Foram simuladas três declividades diferentes (6%, 0,3% e 0,015%), vazões de injeção entre 15 e 25 lmin, concentrações iniciais variando entre 0,03% e 5,5% e a duração dos ensaios ficou compreendida entre 3 e 30 min. O levantamento do perfil longitudinal do leito móvel, antes e após o ensaio, foi realizado e todo o sedimento foi coletado. Três quantidades distintas de sedimento foram quantificadas: a quantidade depositada antes do leito móvel, a quantidade depositada no leito móvel e a quantidade depositada depois do leito móvel. O cálculo da eficiência de transporte das correntes de turbidez no trecho do leito móvel, bem como das suas descargas sólidas, foi realizado. Também foram realizadas análises granulométricas do sedimento depositado antes e após do leito móvel. Por fim, parâmetros do fluxo foram obtidos (altura e velocidade) através de análises visuais e números adimensionais clássicos do transporte sólido em canais abertos foram avaliados. A partir da interpretação dos dados, conclui-se que os conceitos de competência do escoamento e de capacidade de transporte não foram capazes de refletir o diâmetro característico do sedimento transportado pelas correntes simuladas e a capacidade máxima de transporte desses fluxos, como normalmente ocorre em escoamentos fluviais. A relação entre a eficiência de transporte desses fluxos e a descarga sólida dos mesmos indicou que a partir de uma região a eficiência tornou-se invariante. Essa relação possui curvas com tendência logarítmica e as suas assíntotas ocorreram em valores de eficiência da ordem de 50% (inclinação de 6%) e de 40% (inclinações de 0,3% e 0,015%). A relação entre o diâmetro característico do sedimento depositado depois do leito e antes do leito indicou uma diminuição de cerca de 18% no tamanho dos grãos depositados a jusante. / The modeling of turbidity currents uses the concepts of competence and flow capacity that have been developed based on river hydraulics. However, the analogies between the fluvial environment and turbidity currents are not very clear. The main purpose of this study was to evaluate the competence and flow capacity of turbidity currents. The study was performed using an experimental channel 4 m long, 40 cm high, and 12 cm wide with variable slope. A mobile bed of medium sand-size - mineral coal (ρ=1405 kgm³) - was constructed in an intermediate area of the channel. In total, 30 simulations of continuous turbidity currents were performed and the sediment used in the turbidity currents was very fine sand-size mineral coal. The simulations were accomplished considering three different channel slopes (6%, 0.3% e 0.015%); injection discharge varied between 15 and 25 l/min, and initial volumetric concentrations varied between 0.03% and 5.5%. The simulations lasted between 3 and 30 minutes. The longitudinal profile of the mobile bed was analyzed before and after each simulation, and all the sediment was collected at the end. Three different amounts of sediment were quantified: the amount of sediment deposited before, on, and after the mobile bed. Based on this data, both the transport efficiency and solid discharge of the turbidity current on the mobile bed were determined. Particle-size distribution of the deposited sediment before and after the mobile bed was also carried out. Finally, flow parameters were obtained (high and velocity) considering visual evaluation and the classical dimensional numbers in sediment transport in open channel flows were analyzed. The data interpretation revealed that the competence and flow capacity parameters were not able to reflect the grain diameter transported by the simulated currents and a maximum flow capacity of these flows, as usually is observed in fluvial flows. The relation between the transport efficiency and solid discharge of these flows demonstrated that after a certain point, the efficiency became constant. This relation resulted in log trend curves with asymptotes located at efficiency values of approximately 50% (6% slope) and 40% (0.3% and 0.015% slopes). The characteristic diameter of the sediment deposited after the mobile bed presented a reduction of 18% when compared to the sediment deposited before the mobile bed.

Orientador: Aguinaldo Robinson de Souza / Banca: Olival Freire Junior / Banca: Nelson Henrique Morgon / Banca: Roberto Nardi / Banca: Moacir Ferreira de Souza Filho / Resumo: Este estudo procura contribuir, primeiramente com a historiografia da ciência, mostrando quais foram os fundamentos teóricos que proporcionaram à física construir um novo modelo matemático para explicar os fenômenos microfísicos. Em seguida, observamos que os recursos computacionais de modelagem matemática aplicada à física podem contribuir estreitando as relações entre o ensino e a aprendizagem da física. Partindo da análise histórica dos artigos originais (fontes primárias) procuramos narrar, com o rigor natural que a história da ciência exige, a origem da Mecânica Quântica a partir dos fundamentos da termodinâmica. Identificamos quais foram as motivações que fizeram com que dois grandes pensadores da ciência, Boltzmann e Poincaré nos legassem um arcabouço de ideias originais que promoveram o avanço e a modificação completa da Mecânica Clássica, transformando-a em Mecânica Quântica "a partir" de Planck. Investigando a história da teoria ondulatória do calor mostramos que o éter exerceu um papel fundamental na óptica, mas não o fez na termodinâmica, embora Poincaré o quisesse presente ainda em 1912, mesmo que experimentos fundamentais tivessem mostrado a sua ausência. Este texto pode contribuir também como suporte e auxílio no ensino da termodinâmica e seus fundamentos no nível superior, permitindo a estudantes e professores obterem uma visão mais clara sobre a origem da Mecânica Quântica. / Abstract: This study seeks to contribute, firstly with the historiography of science, showing what were the theoretical foundations that enabled physics to construct a new mathematical model to explain the microphysical phenomena. We then, observe that the computational resources of mathematical modeling applied to physics can contribute to narrow the relations between teaching and learning of physics. Starting from the historical analysis of the original articles (primary sources) we seek to narrate with the natural rigor that the history of science demands, the origin of the Quantum Mechanics from the foundations of the thermodynamics. We identified the motivations that lead two great thinkers of science, Boltzmann and Poincaré, to give us a framework of original ideas that promoted the advance and complete modification of Classical Mechanics, transforming it into Quantum Mechanics "from" Planck. Investigating the history of the wave theory of heat we have shown that the ether played a fundamental role in optics, but didn't do it in thermodynamics, although Poincaré wanted to present it still in 1912, even though fundamental experiments had shown its absence. This text can also contribute as support and aid in the teaching of thermodynamics and its fundamentals at the higher level, allowing students and teachers to get a clearer view on the origin of Quantum Mechanics / Doutor

Orientador: Vitor Baranauskas / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-08T22:24:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Degasperi_FranciscoTadeu_D.pdf: 5413263 bytes, checksum: 7251a00fbc05d996c38d70e8417d16ae (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: O principal objetivo deste trabalho foi contribuir para o cálculo, análise e modelagem de sistemas de vácuo de uso geral. As contribuições ocorreram na criação, desenvolvimento e aprimoramento de ferramentas matemáticas tanto analíticas como numéricas para modelar e analisar detalhadamente sistemas de vácuo. Foram consideradas duas maneiras de modelar sistemas de vácuo, denominadas de formulação discreta e contínua. Na formulação discreta os sistemas de vácuo são tratados de modo que a pressão em função do tempo na câmara de vácuo pode ser obtida a partir de especificações das fontes de gases e vapores, das dimensões da linha de bombeamento e das bombas de vácuo. Foram considerados nos cálculos e nas modelagens os quatro regimes de escoamento presentes nos sistemas de vácuo em geral. Foram também consideradas em detalhe as condutâncias e as fontes gasosas importantes para processos em vácuo em geral, além de obtidas as expressões matemáticas para as curvas de velocidade de bombeamento das bombas de vácuo comumente utilizadas em circuitos de vácuo. Foram utilizados nas análises numéricas os métodos de Euler-Heun e Runge-Kutta de segunda e quarta ordens. Na formulação contínua os sistemas de vácuo foram modelados de forma que a pressão possa ser determinada em todas as suas partes e em função do tempo. Foram obtidas as equações de difusão para sistemas de vácuo unidimensionais, bidimensionais e tridimensionais estacionários e transientes. Foram estudados em detalhe e exemplificados sistemas de vácuo por meio das formulações discreta e contínua. Sistemas de vácuo com geometrias tubulares e planares foram modelados com o estabelecimento preciso das definições das grandezas condutância específica e throughput específico para as fontes de gases e condições de contorno pertinentes à descrição a partir de equações diferenciais parciais. Para exemplificar os conceitos e abordagens desenvolvidas, foram tratados de casos realísticos encontrados em laboratórios e na indústria / Abstract: The main propose of this work is to toward in modeling of general vacuum systems. In addition, the aims of this work are to create, develop and improve analytic and numerical mathematical tools in order to model and to analyze vacuum systems in detail. Two different modeling ways to vacuum systems have been considered, denoted discrete and continuum formulations. In the discrete formulation the vacuum systems are treated in a way such that inside the vacuum chamber the pressure as a function of time can be obtained from the specification of the gas and vapor sources, from the pumping line dimensions and from the choice of the vacuum pumps. The conductance and the gas sources were considered important to vacuum processes in general besides the mathematical expressions obtained to pumping speed curves of the vacuum pumps. The numerical analysis was done through the Euler-Heun and the Runge-Kutta of second and fourth order methods. In the continuum formulation the vacuum systems were modeled in a way such that the pressure can be determined in all parts and as a function of the time. To perform this modeling were defined specific conductance and specific throughput to general gas sources. Vacuum systems with one-dimension or tubular forms and two-dimensions or planar forms were studied in detail and exemplified with the definitions of the quantities and the appropriate partial differential equations boundary conditions. The concepts, definitions and approach were applied in realistic cases, with typical laboratory and industry dimensions / Doutorado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientadores: Rafael Santos Mendes, Ricardo Goldemberg / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-18T23:37:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_LuisCarlosde_D.pdf: 5521873 bytes, checksum: 20aeecff279d6a276f652e26512c7903 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Este trabalho aplica a técnica do guia de ondas digital ("Digital Waveguide") na síntese de instrumentos de sopro da família das madeiras, em particular, da clarineta. Esta técnica foi desenvolvida na década de 1980 e, desde então, tem sido utilizada em síntese de instrumentosmusicais por modelagem física. A técnica consiste, grosso modo, no processo de discretização da solução por ondas viajantes da Equação da Onda. Este procedimento permite obter uma estrutura de filtros digitais que simula a propagação da onda sonora para a direita e para a esquerda com velocidade de propagação equivalente à velocidade do som, c. No entanto, nos resultados de modelagem física publicados, constatou-se a ausência da velocidade de escoamento do ar, u. A contribuição deste trabalho consiste em reelaborar a estrutura de filtros digitais de modo a contemplar a velocidade de escoamento do fluido. A fundamentação teórica estabelece que para um meio de propagação sonora em movimento as velocidades de propagação para a direita é c + u e para a esquerda é c ? u. Propõe-se então, uma estratificação do tubo da clarineta em camadas divididas por mesma área ou mesma largura de modo a verificar a influência do perfil de velocidades na síntese sonora. Foi observado que a inclusão do escoamento implica uma "distorção" na curva da pressão interna do tubo, o que aproxima essa forma dos resultados experimentais / Abstract: This study aims to apply the technique of Digital Waveguide in synthesis of woodwind instruments, particularly the clarinet. This technique was developed in the mid-80 and since then, has application in the synthesis of musical instruments by physical modeling. It consists, roughly, in the process of discretization of the traveling wave solution of the Wave Equation. This leads to a digital filter structure that simulates the propagation of sound waves to the right and left with the speed of sound propagation, c. However, in the published results of physical modeling, the air flow velocity, u, was not included. The contribution of this work is to redesign the structure of digital filters in order to contemplate the velocity of the fluid. The theoretical framework provides that in a medium in motion the velocities of propagation to the right is c + u and to the left is c ? u. It is proposed then a stratification of the tube of the clarinet in layers divided by the same area or same width in order to verify the influence of velocity profile in the synthesized sound. It was observed that the inclusion of flow provides a "distortion" in the internal pressure of the tube. It sets resemblance to experimental results / Doutorado / Engenharia de Computação / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Joerg Dietrich Wilhelm Schleicher / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica e Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-08-20T00:32:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Figueiredo_JoseJadsomSampaiode_D.pdf: 25764128 bytes, checksum: 358c6580d480aca067e19d0095ab844b (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Meios anisotrópicos fissurados ou fraturados têm sido amplamente investigados em muitos estudos teóricos e experimentais. Neste trabalho, realizamos uma série de medidas ultrassônicas objetivando investigar o comportamento de diferentes meios artificialmente anisotrópicos. Três questões foram abordadas: (1) estudo da birrefringência da onda S em função da frequência da fonte, (2) estimativa das direções de fraturas através de ondas elásticas e (3) o estudo do excesso de complacência em meio transversalmente isotrópico com a inclusão de fissuras. No primeiro caso, o efeito da frequência da fonte na estimativa dos parâmetros elásticos (o parâmetro de Thomsen e a atenuação de ondas cisalhantes) foi estudado em três modelos anisotrópicos contendo inclusões (pequenos discos de borrachas) em uma matriz sólida de resina epóxi e densidade de fissuras variando de 0 para 6,2 %. Dois dos três modelos fissurados tem 10 camadas enquanto o outro tem 17. Medidas de birrefringência das onda S têm mostrado que efeitos de dispersão são mais proeminentes em modelos em que a razão entre o comprimento de onda sísmica e a abertura da fissura é 1,6 - 1,64 do que para outros modelos em que essa razão está variando entre 2,72 - 2,85. O modelo com grandes fissuras deu uma magnitude de atenuação três vezes maior em comparação com outro modelo que tinha pequenas inclusões. Os resultados para estes modelos indicam que o espalhamento elástico, as atenuações intrínseca e de espalhamento ...Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: Anisotropic cracked media have been widely investigated in many theoretical and experimental studies. In this work, we have performed ultrasonic surveys to investigate the behavior of different artificially anisotropic media. Three questions were addressed here: (1) study of the S-wave splitting as a function of source frequency, (2) estimation of the fracture directions using elastic waves and (3) investigation of compliance excess in transversally isotropic media with crack inclusions. Firstly, we studied the effect of source frequency on the estimation of elastic parameters (the Thomsen parameter and shear-wave attenuation) in four anisotropic models containing cracks simulated by penny-shaped rubber inclusions in a solid epoxy resin matrix with crack density that ranges from 0 to 6.2 %. Two of the three cracked models have 10 layers and the last one has 17 layers. Our S-wave splitting measurements have shown that scattering e_ects are more prominent in models where the ratio of seismic wavelength to crack aperture ranges from 1.6 to 1.64 than in other models where this ratio varies from 2.72 to 2.85. The model with large cracks gave a magnitude of attenuation three times higher as compared with another model that had small inclusions. The results for these models indicate that elastic scattering, intrinsic and scattering attenuation ...Note: The complete abstract is available with the full electronic document / Doutorado / Reservatórios e Gestão / Doutor em Ciências e Engenharia de Petróleo

As embarcações projetadas na atualidade possuem dimensões muito superiores às empregadas no passado recente do transporte marítimo, tanto para os navios de carga, quanto para os navios de cruzeiro. Esta realidade tem suas vantagens, permitindo o transporte de maior volume de cargas e passageiros, reduzindo os custos agregados às mercadorias e pessoas transportadas, mas, em contrapartida, traz desvantagens, pois essas embarcações possuem maior área exposta às ações ambientais, como ventos e correntes. Além disso, existe a demanda de amplos espaços náuticos, particularmente lâminas d\'água, e auxílio de rebocadores para acesso e atracação destas embarcações. Para reduzir os custos com as operações de dragagem, mais terminais portuários são construídos em áreas expostas a condições ambientais mais severas. Todas estas condições implicam diretamente no comportamento das embarcações atracadas, pois estas poderão estar sujeitas a movimentos de grande amplitude, suscetíveis de reduzir a eficiência e a segurança com que as operações de movimentação de carga são realizadas, podendo obrigar a sua interrupção e, nos casos mais críticos, provocar a ruptura das linhas de amarração e/ou danos nas defensas, podendo causar danos na estrutura de acostagem e na própria embarcação eventualmente, ocasionando vítimas. Levando em conta todos estes fatores, existem métodos pelos quais é possível o desenvolvimento de planos de amarração para conter os movimentos da embarcação durante a movimentação da carga e passageiros, buscando sempre obter o máximo de segurança nas operações no cais. Ainda para a verificação da eficácia e otimização dos planos de amarração, antes da sua implantação no terminal, existem métodos de análise, em que é possível estimar as forças exercidas nos cabos das linhas de amarração. Desta forma, este trabalho propôs-se a realizar uma pesquisa comparativa do emprego dos métodos analítico e de modelagem física. Assim, obteve-se uma avaliação crítica quanto à estimativa de esforços nos cabos das linhas de amarração de embarcações atracadas sob a ação de correntes. / Currently designed vessels have dimensions much higher than those used in the recent past of shipping, both for cargo ships and for cruise ships. This reality has its advantages, allowing the transportation of a larger volume of cargo and passengers, reducing the aggregate costs to the goods and people transported, but, on the other hand, it has disadvantages, since these vessels have greater area exposed to environmental actions, such as winds and currents. In addition, there is a demand for large nautical spaces, particularly water slides, and assistance of tugs for access and mooring of these vessels. To reduce costs with dredging operations, more port terminals are built in areas exposed to more severe environmental conditions. All these conditions directly imply the behavior of moored vessels, as these may be subject to large-scale movements, which may reduce the efficiency and safety with which the cargo handling operations are carried out, and may cause them to be interrupted and in the worst-case scenario,, damage the fenders and the berthing structure the vessel itself possibly causing casualties. Taking into account all these factors, there are methods by which it is possible to develop mooring plans to contain the movements of the vessel during the movement of the cargo and passengers, always seeking to obtain maximum safety on the dockside operations. In order to verify the efficacy and optimization of the mooring plans, prior to their implementation in the terminal, there are methods of analysis, in which it is possible to estimate the forces exerted on the ropes of the mooring lines. In this way, this work proposes to carry out a comparative research of the use of analytical and physical modeling methods. Thus, a critical evaluation was obtained regarding the estimation of efforts in the cables of the mooring lines of vessels moored under the action of currents.

Este trabalho apresenta um estudo experimental sobre o efeito da ação das ondas nas margens de rios que estão a jusante de estruturas hidráulicas. O trabalho foi realizado em três etapas, sendo a primeira realizada em modelo físico reduzido parcial de um vertedouro em degraus com canal a jusante, instalado no Pavilhão de Obras Hidráulicas (IPH/UFRGS). Nesta primeira etapa, diferentes condições de vazão e submergência foram consideradas, com o objetivo de avaliar as características das ondas de superfície, geradas a jusante de um dissipador de energia por ressalto hidráulico. As características avaliadas foram: altura, período, comprimento e celeridade das ondas. Os resultados dessa primeira etapa indicaram que as características principais das ondas, altura e período, estão mais relacionadas com a vazão escoada do que com a submergência do ressalto hidráulico. Além disso, através da comparação entre os dados estimados e observados da celeridade da onda, foi possível identificar que o período significativo da onda representa melhor a caracterização de uma onda que o período de pico, para ondas geradas a jusante de ressalto hidráulico. Na segunda etapa dos ensaios, as características das ondas obtidas na primeira etapa do estudo foram reproduzidas em um canal de ondas bidimensional, instalado no Pavilhão Fluvial (IPH/UFRGS). Desta forma, foi possível avaliar o efeito da ação das ondas sobre taludes com diferentes inclinações e granulometrias de material de proteção. Os resultados desta etapa demonstraram que o talude construído com material de proteção, denominado de brita grande (G) e com inclinação 1(V):3(H), foi o que apresentou maior estabilidade após a ação das ondas, mesmo sendo este um material de diâmetro médio menor do que o recomendado pelos métodos tradicionais de dimensionamento. Na terceira e última etapa dos ensaios, as características das ondas obtidas na primeira etapa do estudo foram reproduzidas novamente, porém em um tanque de ondas tridimensional, instalado no Pavilhão Fluvial (IPH/UFRGS). Nesta etapa do estudo, foi avaliado o efeito da ação das ondas sobre diferentes ângulos de incidência das ondas sobre talude de proteção. Os resultados obtidos nesta etapa demonstraram que o aumento do ângulo de incidência das ondas sobre o talude de proteção, intensifica o processo erosivo do material de proteção das margens. / This work presents an experimental study about waves action effects on the banks of rivers that are downstream from hydraulic structures. The work was carried out in three stages, being that the first one was realized in a reduced partial physical model of a spillway with steps and a channel downstream from it, installed in the Hydraulic Works Laboratory (IPH / UFRGS). In this first stage, different flow and submergence conditions were considered, with the objective of evaluating the characteristics of surface waves, that were generated downstream from a energy dissipator by hydraulic jump. The evaluated characteristics were: height, period, length and celerity of the waves. The results of this first stage indicated that height and wave period, considered the two main characteristics of waves, are more related to the outflow than to the submergence of hydraulic jump. In addition, through the comparison between the estimated and observed data of wave celerity, it was possible to identify that the significant period of wave represents better the characterization of a wave than the peak period, for waves generated downstream from a hydraulic jump. In the second stage of the tests, the wave characteristics obtained in the first stage of the study were reproduced in a two-dimensional wave channel, installed in the Fluvial Laboratory (IPH / UFRGS). In this way, it was possible to evaluate the effect of wave action on embankments with different inclinations and composed by protection material of diverses granulometries. The results of this experiment demonstrated that the embankment constructed with protective material called large gravel (G) and slope 1 (V): 3 (H) was the one that presented greater stability after the waves action, even though this material to has an average diameter smaller than that recommended by traditional dimensional methods. In the third and last stage of tests, the wave characteristics obtained in the first stage of study were reproduced again, but now in a three-dimensional wave tank installed in the Fluvial Laboratory (IPH / UFRGS). At this stage of the study, the effect of wave action on different angles of incidence between waves and the protective embankment was evaluated. The results obtained from this step demonstrated that the increase of the angle of incidence between wave and protective slope intensifies the erosive process of material that compose the banks.