Orientadores: Paulo Sollero, Eder Lima de Albuquerque / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-28T12:08:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Shaterzadeh-Yazdi_MohammadHossein_M.pdf: 5411191 bytes, checksum: 83da697ff892a31af99059f3e88bd338 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Em problemas de contato mecânico entre dois corpos elásticos, o cálculo de tensões e deformações dos componentes é de grande importância. Em casos particulares os corpos estão sujeitos a cargas normal e tangencial na presença de atrito, o qual aumenta a complexidade do problema. O estudo do fenômeno e a modelagem do problema, empregando o método dos elementos de contorno (MEC), é apresentado neste trabalho. Devido à presença de atrito e restrições de contato, esse problema torna-se um caso não linear. A não linearidade do problema foi contornada com a aplicação incremental de carga e o uso de um método de resolução de sistemas não lineares. A zona de contato é uma das variáveis do problema e pode conter estados de adesão e escorregamento, simultaneamente. Esses estados dependem dos esforços normais e tangenciais no componente e podem variar durante o processo de aplicação de carga. Dessa forma, cada incremento de carga pode perturbar em relação ao estado anterior. Portanto, o cálculo de variáveis e a atualização do sistema de equações em cada iteração é indispensável. Por este motivo, um algoritmo robusto para definição dos estados de contato é proposto. Como o sistema de equações obtido é não linear, o uso de um método numérico adequado é exigido. Para a solução deste sistema, o método de Newton foi aplicado, o qual permite a verificação do estado de contato em cada incremento. A análise é feita com o uso de elementos quadráticos contínuos, apresentando resultados contínuos e sem oscilação. A comparação dos resultados com as soluções analíticas de Hertz e Mindlin-Cattaneo mostram boa concordância / Abstract: The computation of stresses and strains on the components is of great importance, when the contact mechanics problems between two elastic bodies are analyzed. In particular cases, bodies are subjected to normal and shear loading in the presence of friction, which increases the complexity of the problem. The study of the phenomenon and modeling of the problem, using the boundary element method (BEM), are presented in this work. Due to the presence of friction and natural restrictions, this problem becomes non-linear. The non-linearity of the problem was solved with an incremental applied load and with the use of solvers to non linear systems. The contact zone can contain stick and slip states, simultaneously. These states are dependent on the normal and shear forces on the component and can vary during the application load process. Thus, each load increment can violate the previous state and therefore, the evaluation of variables and the updating of the system of equations after each iteration is indispensable For this reason, a robust algorithm for contact state definition is suggested. Since a non linear system of equations is obtained, an appropriate numerical method is required. To solve this system, Newton¿s method is applied, which allows the verification of the state of contact at each increment. The analysis is done with the use of quadratic continuous elements and provides continuous and non-oscillatory results. Comparisons of the results with the analytical solutions of Hertz and Mindlin-Cattaneo show good agreement / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Marco Lucio Bittencourt / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-05T06:50:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gerardin_RodrigoCeccatto_M.pdf: 1433853 bytes, checksum: d1832bbbe32aa8b2f8edb3756793f3f5 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Atualmente, devido as exigências comerciais e técnicas, os motores de combustão interna operam com pressões de combustão cada vez mais altas. Ao mesmo tempo, deve-se otimizar a operação de todo sistema e a forma dos componentes levando-se em conta a melhor performance e redução de peso. Para um melhor entendimento do comportamento dinâmico de um motor de multi cilindros, é necessário verificar a cinemática e a dinâmica para apenas um cilindro como feito neste trabalho. O foco principal deste trabalho é desenvolver um modelo matemático para determinar as distribuições de pressão e as forças atuantes nos mancais hidrodinâmicos para um cilindro de um motor de combustão interna. Um modelo dinâmico do sistema de pistão-biela-manivela é apresentado e permite calcular as forças dinâmicas e folgas no mancal principal, olhais maior e menor da biela derivados da pressão de combustão. O modelo matemático do mancal hidrodinâmico radial é oriundo da equação de Reynolds e resolvido utilizando o Método de Elementos Finitos. O sistema dinâmico não-linear é resolvido utilizando o método iterativo de Newton-Raphson para cada passo de integração no tempo / Abstract: Due to the current commercial and technical requirements, the internal combustion engines must operate under higher pressures. It is also necessary to optimize the system operation and the shape of the components aiming at increasing the performance and weight reducing. For a better understanding of the dynamical behavior of a multi-cylinder engine, it is necessary to verify the kinematics and dynamics for just one cylinder, as considered in this work. The main focus of this work is the development of a mathematical model to determine the pressure distributions and the hydrodynamic bearing forces for one cylinder internal combustion engine. The dynamical model of the piston-conrod-crank system is presented and allows the calculation of the dynamic forces and clearances obtained from the combustion pressure for the main, big-end and small-end bearings. The mathematical model of the hydrodynamic bearing comes from the Reynolds equation and is solved by the Finite Element Method. The non-linear dynamic system is solved by the iterative Newton-Rhapson method for each time integration step / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientadores: Walmir de Freitas Filho, Luiz Carlos Pereira da Silva / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-11T12:47:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Anzai_AlexandreHaruiti_M.pdf: 1115532 bytes, checksum: 8d2da875fae1c7141a82e80bcad115b7 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Esta dissertação de mestrado apresenta um modelo monofásico de fluxo de carga para sistemas de distribuição capaz de representar as tecnologias mais comumente utilizadas em geração distribuída. Tal ferramenta permite a realização de estudos técnicos e de diagnósticos em relação à conexão de um novo gerador nos alimentadores de sistemas de distribuição. Propõe-se um método de cálculo de fluxo de carga expandido, no qual os modelos dos geradores, turbinas e seus controles são levados em conta na resolução das equações do fluxo de carga. O método de fluxo de carga expandido considera que o sistema é modelado através de equações algébricas e diferenciais num ponto de equilíbrio, ao invés da modelagem convencional baseada apenas em equações algébricas de balanço de potência. As tecnologias de geração analisadas são compostas por máquinas síncronas, máquinas de indução e geradores conectados via conversores estáticos de potência. Diferentes fontes primárias de energia são consideradas, incluindo turbinas a vapor, hidráulicas e eólicas, além dos sistemas de controle associados às partes elétrica e mecânica de caqa tecnologia. O método de fluxo de carga proposto é testado usando uma rede de distribuição real do Estado de São Paulo / Abstract: This dissertation presents a monophasic load flow model for distribution systems capable of representing the most common technologies used for distributed generation. The developed computational tool allows the accomplishment of technical studies and diagnosis related to the impacts of connecting new generators on distribution feeders. It is proposed an expanded load flow method, including models for generators, turbines and associated controllers, for the solution of load flow equations. The expanded load flow method represents the system by using algebraic and differential equations in a equilibrium point, instead of the conventional modeling based only on the power balance algebraic equations. The technologies used for generation are composed by synchronous machines, induction machines and inverter based generators. Different prime mover technologies are considered, including steam turbines, hydraulic turbines, wind turbines, and control systems associated with the electric and mechanical operation of each technology. The proposed load flow method is tested by using a real distribution network of the State of São Paulo / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores: Márcia Aparecida Gomes Ruggiero, Sandra Augusta Santos / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matemática, Estatística e Computação Científica / Made available in DSpace on 2018-08-21T10:21:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Begiato_RodolfoGotardi_D.pdf: 3815627 bytes, checksum: 59584610cfd737a94e68dc5bf3735e25 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O objetivo desta tese é tratar da resolução de sistemas não lineares de grande porte, em que as funções são continuamente diferenciáveis, por meio de uma abordagem híbrida que utiliza um método iterativo com duas fases. A primeira fase consiste de versões sem derivadas do método do ponto fixo empregando parâmetros espectrais para determinar o tamanho do passo da direção residual. A segunda fase é constituída pelo método de Newton inexato em uma abordagem matrix-free, em que é acoplado o método GMRES para resolver o sistema linear que determina a nova direção de busca. O método híbrido combina ordenadamente as duas fases de forma que a segunda é acionada somente em caso de falha na primeira e, em ambas, uma condição de decréscimo não-monótono deve ser verificada para aceitação de novos pontos. Desenvolvemos ainda um segundo método, em que uma terceira fase de busca direta é acionada em situações em que o excesso de buscas lineares faz com que o tamanho de passo na direção do método de Newton inexato torne-se demasiadamente pequeno. São estabelecidos os resultados de convergência dos métodos propostos. O desempenho computacional é avaliado em uma série de testes numéricos com problemas tradicionalmente encontrados na literatura. Tanto a análise teórica quanto a numérica evidenciam a viabilidade das abordagens apresentadas neste trabalho / Abstract: This thesis handles large-scale nonlinear systems for which all the involved functions are continuously differentiable. They are solved by means of a hybrid approach based on an iterative method with two phases. The first phase is defined by derivative-free versions of a fixed-point method that employs spectral parameters to define the steplength along the residual direction. The second phase consists of a matrix-free inexact Newton method that employs the GMRES to solve the linear system that computes the search direction. The proposed hybrid method neatly combines the two phases in such a way that the second is called only in case the first one fails. To accept new points in both phases, a nonmonotone decrease condition upon a merit function has to be verified. A second method is developed as well, with a third phase based on direct search, that should act whenever too many line searches have excessively decreased the steplenght along the inexact- Newton direction. Convergence results for the proposed methods are established. The computational performance is assessed in a set of numerical experiments with problems from the literature. Both the theoretical and the experimental analysis corroborate the feasibility of the proposed strategies / Doutorado / Matematica Aplicada / Doutor em Matemática Aplicada

Orientadores: Sandra Augusta Santos, Roberto Andreani / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica / Made available in DSpace on 2018-08-14T11:40:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Shirabayashi_WesleyVagnerInes_D.pdf: 877226 bytes, checksum: a814cd9947431a0aee17517c4cc953f4 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Neste trabalho reformulamos o problema de complementaridade não linear generalizado (GNCP) em cones poliedrais como um sistema não linear com restrição de não negatividade em algumas variáveis, e trabalhamos na resolução de tal reformulação por meio de estratégias de pontos interiores. Em particular, definimos dois algoritmos e provamos a convergência local de tais algoritmos sob hipóteses usuais. O primeiro algoritmo é baseado no método de Newton, e o segundo, no método tensorial de Chebyshev. O algoritmo baseado no método de Chebyshev pode ser visto como um método do tipo preditor-corretor. Tal algoritmo, quando aplicado a problemas em que as funções envolvidas são afins, e com escolhas adequadas dos parâmetros, torna-se o bem conhecido algoritmo preditor-corretor de Mehrotra. Também apresentamos resultados numéricos que ilustram a competitividade de ambas as propostas. / Abstract: In this work we reformulate the generalized nonlinear complementarity problem (GNCP) in polyhedral cones as a nonlinear system with nonnegativity in some variables and propose the resolution of such reformulation through interior-point methods. In particular we define two algorithms and prove the local convergence of these algorithms under standard assumptions. The first algorithm is based on Newton's method and the second, on the Chebyshev's tensorial method. The algorithm based on Chebyshev's method may be considered a predictor-corrector one. Such algorithm, when applied to problems for which the functions are affine, and the parameters are properly chosen, turns into the well-known Mehrotra's predictor corrector algorithm. We also present numerical results that illustrate the competitiveness of both proposals. / Doutorado / Otimização / Doutor em Matemática Aplicada

Orientador: Antonio Carlos Bannwart / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica e Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-08-27T04:22:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BarbosaNeto_AntonioMarinho_M.pdf: 2354581 bytes, checksum: dada46fe50ab798d217e21bcad15eeb1 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Fluidos de petróleo, incluindo gás, condensado e óleo leve, são misturas complexas de hidrocarbonetos. O conhecimento sobre o comportamento de fases destas misturas é de interesse para a indústria de petróleo, desde o reservatório, produção, transporte, até o processamento e refino de petróleo. Além disso, pacotes termodinâmicos computacionais para predizer o comportamento de tais misturas são de grande interesse nesta indústria. Neste sentido, uma ferramenta computacional para prever com precisão as propriedades termodinâmicas utilizando cálculos de equilíbrio de fases pode desempenhar um papel importante para aplicações de projeto e operações de campo. Equações de estado cúbicas tem sido amplamente utilizada para predizer o comportamento de fases e propriedades volumétricas de fluidos de petróleo devido a sua simplicidade e alto desempenho computacional. Diante deste contexto, o presente trabalho teve como objetivo principal desenvolver um simulador PVT composicional, de fácil manuseio, porém completo, capaz de avaliar o comportamento volumétrico e de fases de fluidos de petróleo em diferentes condições operacionais (P, T) a partir da modelagem do equilíbrio líquido-vapor e do equilíbrio líquido-líquido-vapor. A ferramenta computacional foi desenvolvida na linguagem de programação Visual Basic Applications (VBA) em aplicativo Excel. Uma interface gráfica foi construída em aplicativo Excel. O programa, denominado PVTpetro, consiste basicamente em três módulos computacionais e suas funções auxiliares. O módulo de cálculo de flash (P, T) 2 fases isotérmico para misturas de hidrocarbonetos consiste no equilíbrio líquido-vapor (ELV) para sistemas óleo-gás multicomponentes. O módulo de cálculo de flash (P, T) 3 fases isotérmico avalia sistemas envolvendo óleo, água e gás (OWG). E, o módulo de cálculo de propriedades volumétricas de fluidos de petróleo que calcula o peso molecular, o volume e a massa específica das fases existentes no sistema. A ferramenta foi validada via comparação entre os resultados de pacotes termodinâmicos comerciais (Wimprop, Hysys, COMThermo) e os do programa desenvolvido. Os resultados gerados pelo PVTpetro foram avaliados através do cálculo do desvio relativo em relação às respostas dos softwares comerciais. Desta forma, verificou-se para o módulo de cálculo flash (P, T) 2 fases que os valores de desvio em relação ao Wimprop e Hysys foram inferiores a 1% para os estudos realizados. Enquanto que, para o módulo de cálculo flash (P, T) 3 fases os valores de erro relativo se concentraram na faixa de 0 ¿ 5% quando comparados com os pacotes termodinâmicos Hysys e COMThermo. De uma maneira geral, os resultados gerados pelo PVTpetro apresentaram-se satisfatórios em todos os cálculos propostos. Na validação do módulo de cálculo das propriedades volumétricas, feita de forma qualitativa, observou-se que o comportamento das propriedades em função da pressão e em diferentes temperaturas, gerado pelo PVTpetro, reproduziram as curvas fornecidas pelo Hysys, em todas as condições investigadas. Portanto, além de se apresentar confiável em seus cálculos o PVTpetro mostrou ser de fácil manuseio e intuitivo para o usuário, facilitando assim o trabalho em vários casos / Abstract: Petroleum fluids, which include gas, condensate and light oil, are complex hydrocarbons mixtures. There is a great deal of interest in the oil industry in computational thermodynamic packages able to predict the phase behavior of such mixtures, from the reservoir, production, transportation until the oil processing and refining. In this sense, a computational tool that accurately predicts thermodynamic properties using phase equilibrium calculations have an important role in designing applications and field operations. Cubic equations of state have been widely used to predict the phase behavior and bulk properties of petroleum fluids due to its simplicity and high computational performance. This study focused on developing a PVT compositional simulator, easy to use, able to assess the bulk properties and phase behavior of petroleum fluids at different operating conditions (P, T) from the modeling of the vapor-liquid equilibrium (VLE) and the vapor-liquid-liquid equilibrium (VLLE). The computational tool was developed in Visual Basic Applications (VBA) programming language, with a graphic interface built in Excel. The program, named PVTpetro, consists in three basic computational modules and their auxiliary functions. The isothermal two phase flash (P, T) module calculation to hydrocarbon mixtures consists of VLE for multi-component oil-gas systems. The isothermal three phase flash (P, T) module calculation evaluates oil, water and gas (OWG) systems. Lastly, the bulk properties of petroleum fluids calculation module calculates the molecular weight, the volume and density of the system phases. The tool has been validated through the comparison between the results of commercial thermodynamic packages (Wimprop, Hysys, COMThermo) with the developed program. The results were evaluated by the relative deviation calculation between these commercial software and PVTpetro results. For the isothermal two-phase flash (P, T) calculation module were observed deviations below 1% for Wimprop and Hysys results. For the isothermal three phase flash (P, T) calculation module the deviations were about 0 and 5% for Hysys and COMThermo. For the bulk properties calculation module the results by PVTpetro and Hysys showed a good agreement in all investigated conditions, ensuring the PVTpetro reliability / Mestrado / Explotação / Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo