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In the design of digital signal processing systems, where single-precision results are required, the power dissipation and area of parallel multipliers can be significantly reduced by truncating the less significant columns and compensating to produce an approximate rounded product. This dissertation presents the design of truncated multiplications of signed inputs utilizing a new number system, the negative fractional two's complement number system which solves an inherent problem of the conventional two's complement number system. This research also presents a new truncated multiplication method to reduce the errors with only slightly more hardware. Error, area, delay and dynamic power estimates are performed at the structural HDL level. The new method is also applied to various conventional number systems. For division, which is the slowest and most complex of the arithmetic operations, a new truncated division method is described that yields the same errors as those of true rounding without additional execution time that is normally required for true rounding. The new method is also applied to various conventional number systems.

Orientador: Kamal Abdel Radi Ismail / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-19T02:00:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rosolen_CeliaVandaAlvesdeGodoy_D.pdf: 6132404 bytes, checksum: 6af57a0cb75e4c1476dd73ce697ed5a5 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: O presente trabalho tem como objetivos principais a elaboração de uma metodologia de cálculo de perfis e de cascatas em escoamento potencial baseado na distribuição de vórtices na superfície, o desenvolvimento de um código computacional próprio e a convalidação dos resultados obtidos. A metodologia baseia-se nos trabalhos de Martensen (1959), de Murugesan e Railly (1969) e de Lewis (1991). O comportamento aerodinâmico e os parâmetros característicos de um perfil isolado são totalmente conhecidos e existem várias técnicas analíticas e numéricas para avaliar e determinar o comportamento desses perfis. Essas técnicas analíticas podem ser estendidas para tratar os perfis experimentais como os perfis NACA com bons resultados. Neste trabalho o cálculo de perfis isolados compreende o uso do método de vórtices na superfície numa aproximação inversa. Inicialmente uma distribuição de velocidade é especificada a partir do ponto de estagnação do bordo de ataque. A distribuição de velocidade calculada sobre a superfície de um perfil inicial arbitrário é comparada com aquela requerida. A diferença entre elas é utilizada como sendo o valor de uma distribuição de vórtices que é imposta sobre o contorno. Devido ao campo desta distribuição de vórtices adicional, aparece uma distribuição de velocidades normais à superfície o que viola o conceito de linha de corrente. O contorno volta a ser uma linha de corrente quando sua inclinação local é ajustada de acordo com a razão entre os valores das velocidades normal e requerida. O perfil obtido é submetido a uma nova análise direta e a distribuição de velocidade obtida é comparada com a distribuição requerida. Os cálculos são repetidos até alcançar a convergência. O algoritmo numérico resultante foi aplicado a dois tipos de perfis, analítico (Joukowski) e experimental (NACA), para os casos de aerofólios simétrico e assimétrico. Os perfis NACA utilizados são NACA 65-010 e NACA 65-1210. Em todos os casos os perfis foram gerados usando a metodologia de distribuição de vórtices e os resultados foram comparados com os respectivos perfis originais, mostrando boa concordância. Tendo verificado que a técnica proposta e o código elaborado são válidos e produzem bons resultados, eles são aplicados à análise de cascatas de aerofólios NACA 65-1210 e de uma cascata de aerofólios de Gostelow / Abstract: This work presents a method to calculate airfoils and cascades in potential flow based upon the distribution of vortices on the profile surface, develop a computational code and validate the predictions with available well accepted results. The technique is based upon Martensen (1959), Murugesan and Railly (1969) and Lewis (1991). Cascades are usually specified according to the application and they can be stationary or moving. The aerodynamic behavior and the aerodynamic characteristics of isolated foil are known and many techniques to calculate these foils are available. These analytic techniques can be extended to handle nicely experimental foils such as the NACA's. In the present work, the method of distributing the vortices over the surface of the foil is used in the reverse sense. Initially a velocity profile is specified starting from the leading edge stagnation point. It is calculated the velocity distribution over the surface of an initial arbitrary foil and it is compared with that required. The difference between them is used as an additional distribution of vortices imposed over the surface. A distribution results in a velocity component normal to the surface and this violates the concept of the stream line. The contour turns to be a streamline when its local inclination is adopted according to the ratio of the normal velocity and the required velocity. The resultant foil is reanalyzed and the velocity distribution obtained is compared with the required distribution. The calculations are repeated until convergence is achieved. The numerical code was applied to two types of foils, analytical (Joukowski) and experimental (NACA) for the cases of symmetrical and asymmetrical foils. NACA foils used are the NACA 65-010 and NACA 65-1210. In all the cases the foils were generated using the vortex distribution technique and the resulting profiles were compared with the original profiles indicating a good agreement. These comparisons validate the proposed technique and the developed code. They were applied to analyse cascades of NACA 65-1210 foils and a cascade of the Gostelow foils / Doutorado / Termica e Fluidos / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Luiz Otávio Saraiva Ferreira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-23T05:25:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gasparoto_HenriqueFagundes_M.pdf: 20120157 bytes, checksum: 1a0b108d3b6380d0ca446e17b2bc749b (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Motivado pelo projeto de dispositivos magnetomecânicos, este trabalho consiste na modelagem e simulação macroscópicas de corpos constituídos de materiais magnéticos, em frequência nula, representados por arranjos de dipolos magnéticos elementares em interação mútua, baseando se no método das fontes equivalentes (ESM, Equivalent Source Methods). O objetivo de modelagem e simulação se divide basicamente: na determinação do campo magnético - inclusive com o traçado das linhas de indução magnética; na determinação da força magnética e na obtenção do torque magnético sobre os corpos. A solução da força magnética e do torque magnético garante o elo de interação do magnetismo com a mecânica, permitindo assim o estudo de dispositivos magnetomecânicos tais como acoplamentos e mancais magnéticos passivos. Os corpos contemplados no estudo são do tipo ímã permanente ferromagnético mole paramagnético ou diamagnético. Um simulador denominado DipMag foi implementado em MATLAB®. Casos de sistemas magnetostáticos foram reproduzidos para a validação do simulador. Foram considerados sistemas com modelos algébricos, um sistema com modelo fenomenológico, e sistemas com modelos numéricos, inclusive com o uso do software FEMM. Constam casos como a determinação da força e torque magnético entre ímãs paralelepipedais, atração entre ímã e corpos ferromagnético mole e paramagnéticos, e a repulsão entre ímã e corpo diamagnético. Em especial, na modelagem e simulação para comparação com o caso experimental, onde um ímã paralelepipedal foi utilizado, obteve-se a polarização magnética equivalente com o uso de um medidor de campo magnético (Gaussmeter ou Teslameter) juntamente com formulação analítica (modelo de Coulomb). Diante das comparações o simulador DipMag foi bem sucedido na determinação do campo magnético externamente aos corpos, na obtenção da força magnética e do torque magnético sobre os corpos. Tendo em vista a forma adotada de representação magnética dos corpos, com a discretização em dipolos magnéticos dispostos em esferas, espera-se que o simulador DipMag possa evoluir da simulação estática para a simulação dinâmica, inclusive com acoplamento a métodos de partículas (por exemplo o DEM, Discrete Element Method). Contudo, espera-se ainda que, no futuro, o desempenho do DipMag seja melhorado com o uso do FMM (Fast Multipole Method) e com o processamento paralelo em GPU's / Abstract: Aiming magnetomechanical devices projects, this master thesis approaches the modeling and macroscopic simulation of bodies composed by basic magnetic materials at null frequency, represented by arrays of elementary magnetic dipoles in mutual interaction, based on the equivalent sources method (ESM). The objectives are: determination of the magnetic field - including mapping of magnetic induction lines, and computation of force and magnetic torque on bodies. The solution of force and magnetic torque ensures the interaction bond between magnetism and mechanics, allowing the study of magnetomechanical devices such as passive magnetic bearings and couplings. The kinds of materials included in this study are: permanent magnets, soft ferromagnetic, paramagnetic or diamagnetic. A simulator called DipMag was implemented in MATLAB®. Cases of magnetostatic systems were reproduced to validate the simulator. Were considered: systems with algebraic models, phenomenological models and numerical models, including the use of the FEMM simulator. Were studied the determination of force and magnetic torque between parallelepipedal magnets, the attraction between a magnet and a soft ferromagnetic and a paramagnetic bodies, and repulsion between a magnet and a diamagnetic body. When in modeling and simulating for comparing our method to the experimental case where a parallelepipedal magnet was used, its equivalent magnetic polarization was calculated from measumerents using a magnetic field meter (Teslameter or Gaussmeter) together with analytical formulation (Coulombian model). Our DipMag simulator was successful on determining magnetic field outside the bodies, obtaining the magnetic force and torque on the magnetic bodies. The method used for representing the magnetic bodies by magnetic dipoles in spheres, opens a pathway for DipMag simulator evolution, from static simulation to dynamic simulation, including the coupling with particle methods like DEM (Discrete Element Method). And it is expected that the DipMag simulator performance can be improved by using FMM (Fast Multipole Method) with parallel processing on GPU's (Graphics Processing Unit) / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica