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Uma abordagem híbrida para sistemas de apoio à decisão utilizando redes de petri e técnicas de simulação

Hennemann, Fabiano André January 2004 (has links)
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-22T02:07:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 204479.pdf: 2741599 bytes, checksum: 2c2cde6645e67b7ffdef64b986645070 (MD5) / O objetivo do trabalho é propor um Sistema de Apoio à Decisão (SAD), com abordagem híbrida, utilizando Simulação e Redes de Petri como técnicas de modelagem de processos de fabricação e um Sistema Especialista para auxiliar em sua utilização. O SAD proporciona uma interface amigável para o usuário que, a partir da seleção de parâmetros de entrada, obtém como resposta uma série de dados sobre o processo de fabricação, que auxiliam na avaliação de seu desempenho. Para validar a proposta do SAD, alguns cenários particulares ao modelo de uma empresa foram testados, com objetivo de elaborar um conjunto de propostas para aprimorar o desempenho do seu sistema produtivo, avaliar impactos de alterações de parâmetros do modelo e prover melhor compreensão do sistema como um todo para auxiliar no processo de tomada de decisão e documentação da planta produtiva. Algumas alterações significativas foram sugeridas a partir de resultados obtidos na avaliação destes cenários. O sistema mantém um histórico de dados com os parâmetros selecionados e com os resultados obtidos, para que não seja necessário repetir testes com cenários já executados e com objetivo de estabelecer um comparativo entre resultados alcançados. Simulação, que constitui o principal módulo do protótipo, mostrou-se uma ferramenta adequada para construir o modelo do processo e servir de apoio na resolução de questões típicas do tipo what-if. Redes de Petri foram eficientes para validar estruturalmente os cenários do modelo proposto no simulador. O SAD possibilita que gestores, sem conhecimento de técnicas de modelagem, possam manipular dados e interagir com o modelo desenvolvido. O protótipo desenvolvido é genérico para processos de fabricação, sendo sua utilização possível para qualquer planta industrial, desde que os parâmetros do modelo sejam ajustados, com auxílio da interface de entrada de dados do sistema. Os resultados alcançados na utilização do SAD mostraram-se adequados para o modelo da empresa considerada como case de validação do protótipo, pois várias considerações sobre o desempenho do processo foram possíveis através de sua utilização.
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Técnicas de computação paralela aplicadas ao método das características em sistemas hidráulicos = Parallel computing applied to method of characteristics in hydraulic systems. / Parallel computing applied to method of characteristics in hydraulic systems

Nascimento Júnior, Orlando Saraiva, 1981- 22 August 2018 (has links)
Orientadores: Vitor Rafael Coluci, Lubienska Cristina Lucas Jaquiê Ribeiro / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Tecnologia / Made available in DSpace on 2018-08-22T12:49:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 NascimentoJunior_OrlandoSaraiva_M.pdf: 5339800 bytes, checksum: f37d5c4041d5404f5f45d33c5af054c5 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Uma instalação hidráulica é um conjunto de dispositivos hidromecânicos e tubos com a função de transportar um fluido. O controle do escoamento deste fluido ocorre por meio de manobras nos dispositivos hidromecânicos. Uma investigação sobre o impacto das manobras destes dispositivos em uma instalação hidráulica pode evitar danos físicos ao sistema (como rompimento de tubos, por exemplo). Uma das formas de se investigar o efeito destas manobras é por meio da simulação. A simulação permite estudar um sistema hidráulico, que após uma manobra hidráulica sai de uma situação contínua (regime permanente inicial), entra em um estado transitório (regime transiente) para posteriormente entrar em uma nova situação contínua (regime permanente final). No regime de transiente hidráulico são formadas ondas de sobrepressão e subpressão internas na tubulação e que podem levar a danos. Um dos métodos mais aceitos para simulações de transiente hidráulico é o método das características, que permite transformar as equações diferenciais parciais que descrevem o fenômeno em um conjunto de equações diferenciais ordinárias. Dependendo do tamanho do sistema hidráulico (número e comprimento de tubos, número de dispositivos eletromecânicos, etc), o custo computacional pode ser elevado para se obter as informações sobre o comportamento do transiente. Neste trabalho aplicamos técnicas de computação paralela em placas de vídeos para processamento de propósito geral (GPU) e em multi-núcleos (OpenMP) para acelerar os cálculos do transiente hidráulico. Utilizamos um sistema hidráulico composto por um reservatório, uma válvula e um tubo e determinamos o ganho de desempenho em função do tamanho do tubo do sistema. A técnica OpenMP forneceu ganhos computacionais de até 3.3× enquanto a técnica envolvendo GPUs forneceu ganhos de 17×. Dessa forma, placas gráficas se mostraram muito interessantes para acelerar simulações de transientes hidráulicos com o método das características / Abstract: A hydraulic system is a set of hydromechanical devices and tubes designed to transport fluids through controlled operations. Investigating the impact of these operations on hydraulic systems can avoid physical damage to its parts (such as breakage of pipes, for example). One way to investigate these impacts is through computational simulations. The simulations allow to study a hydraulic system during initial and final steady states (after some device operation, for instance), and the transient state between them. During the hydraulic transient state, high and low pressure waves are formed in the tubes and are the main cause of tube damages. One of the most accepted methods for transient hydraulic simulations is the method of characteristics, which allows to transform the partial differential equations that describe the phenomenon in a set of ordinary differential equations. Depending on the size of the hydraulic system (number and length of tubes, number of electromechanical devices, etc), the computational cost to obtain information about the behavior of the transient can be large. In this work, we apply techniques of parallel computing involving video cards for general purpose processing (GPU) and multi-cores (OpenMP) to accelerate hydraulic transient calculations. We simulated a hydraulic system consisting of a reservoir, a valve and a pipe to determine the performance speedup as a function of the size of the pipe. The OpenMP technique provided computational speedup up to 3.3× whereas the GPU technique provided speedup of 17×. Therefore, our results indicated that GPUs are very interesting to accelerate hydraulic transients simulations using the method of characteristics / Mestrado / Tecnologia e Inovação / Mestre em Tecnologia
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Metodologia de simulação numérica do comportamento térmico em equipamentos eletroeletrônicos /

Sousa, Reginaldo Ribeiro de. January 2015 (has links)
Orientador: Ailton Akira Shinoda / Banca: Amarildo Tabone Paschoalini / Banca: Marcio Antonio Bazani / Banca: Thiago Antonini Alves / Banca: Valtemir Emerencio do Nascimento / Resumo: Quando equipamentos e dispositivos eletrônicos são desenvolvidos, o conhecimento de todas as características do projeto é imprescindível. Certos circuitos eletrônicos apresentam componentes com elevada dissipação térmica devido à potência, podendo acarretar problemas no produto desenvolvido. Os componentes eletrônicos, em sua maioria, apresentam um limite em relação à temperatura, tal propriedade é denominada temperatura de junção, temperatura na qual o die do componente eletrônico se encontra. Se a temperatura de junção for excedida, o componente eletrônico poderá apresentar um comportamento inadequado ou até mesmo a parada total de suas atividades. O ideal é que o projeto elétrico e térmico avancem concomitantemente no desenvolvimento do equipamento, de modo a se obter um produto otimizado. Uma maneira eficiente de avaliar o comportamento térmico dos equipamentos eletrônicos é através de simulações computacionais em softwares de Computational Fluid Dynamics (CFD). O emprego dessa ferramenta não é trivial pela dificuldade da elaboração do modelo numérico. Além disso, alguns valores dos parâmetros necessários do modelo numérico, muitas vezes, não são conhecidos. Um exemplo típico é a potência térmica dissipada dos componentes eletrônicos, não dos elementos passivos como resistores ou capacitores, mas dos circuitos integrados (CIs). Os CIs possuem uma estrutura interna complexa contendo milhares ou até milhões de transistores. Outro exemplo é a placa de circuito impresso (PCI) com vários componentes eletrônicos no seu interior. Neste contexto, esta tese propõe uma metodologia para a obtenção de um modelo numérico correlacionado que pode ser extrapolado para um cenário desejado e a partir deste conhecer o campo de temperatura e de velocidade do equipamento. A metodologia é baseada em uma correlação entre o modelo numérico simplificado e teste... / Abstract: When electronic equipment and devices are developed, the knowledge of all the features of this project is essential. Some electronic circuits have components with high thermal power dissipation, which can cause problems to the product developed. The electronic components have a limit on the temperature, such property is called junction temperature. If the junction temperature is exceeded, the electronic components will display inappropriate behavior or even a complete stop their activities. Ideally, the electrical design and thermal design concurrently advance in the development of the equipment in order to obtain an optimum product. A efficient way to meet the thermal performance of electronic equipment is through computer simulations in Computational Fluid Dynamics (CFD) software. However make use of this tool can be difficult. The difficulty is creating the numerical model. For this procedure is necessary to know some variables that are unknown. The thermal power dissipation of electronic components, not resistors or capacitors, but integrated circuits that has in its interior a very complex structure containing thousands or millions of transistors is an example. The complex structures of the geometries to be modeled that are inside electronic components and PCBs are other examples. In this context, this thesis proposes a methodology based on numerical correlations and experimental tests in order to know the device's temperature range designed running in a desired situation. The methodology is based on a correlation between the simplified numerical model and experimental test. The thermal simulation methodology presented in this thesis brings contributions to the thermal management in the design of electronic equipment. The approach allows doing numerical simulations of equipment for a desired scene and the results assist in project analysis, particularly in reliability and lifetime of electronic ... / Doutor
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Modelo do bulbo olfativo baseado em redes neurais recorrentes /

Ferro, Luciano. January 2007 (has links)
Orientador: José Roberto Campanha / Banca: Márcio Luiz de Andrade Netto / Banca: Gerson Antonio Santarine / Resumo: Neste trabalho construímos modelos de redes neurais artificiais recorrentes com dois, com quatro, com seis e com oito neurônios na tentativa de simular computacionalmente como os neurônios receptores olfativos dos vertebrados, em especial dos seres humanos, conseguem identificar e reconhecer as diferentes moléculas odoríferas (ou odorantes) transportadas pelo ar. Para isso, usamos uma rede que evolui de um sistema dinâmico caótico, na ausência de odorantes, para o não-caótico, quando do reconhecimento de um odor constituído, no máximo, de até três odorantes. / Abstract: We built models of recurrent artificial neural networks with two, four, six and eight neurons in order to simulate, using computational simulation, the way vertebrate’s olfactory neurons, in special the humans, identify and recognize different odoriferous molecules (or odorants) in the air. For that purpose, we used a network that evolves from a chaotic dynamic system, in the absence of odorants, to the non-chaotic, when it recognizes an odor that is made of, at most, three odorants. / Mestre
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Análise experimental de um trocador de calor por mudança de fase e desenvolvimento de um modelo numérico simplificado /

Obata, Daniel Henrique de Sousa. January 2014 (has links)
Orientador: André L. Seixlack / Co-orientador: Amarildo Tabone Paschoalini / Co-orientador: Márcio Antônio Bazani / Banca: Elaine Maria Cardoso / Banca: Thiago Antonini Alves / Resumo: Este trabalho apresenta o estudo e uma modelagem simplificada de um trocador de calor compacto por mudança de fase para equipamentos eletrônicos, através de técnicas experimentais e simulações numéricas. Tal trocador, possuindo características de espalhamento de calor muito eficientes começa a ser cada vez mais aplicado na indústria eletrônica uma vez que os componentes eletrônicos estão se tornando menores e com alta dissipação de calor. Esta situação faz com que o projeto térmico e simulações numéricas se mostrem cada vez mais importantes no desenvolvimento de um equipamento eletrônico e vem suprir a carência de modelos do trocador que sejam facilmente aplicáveis em softwares comerciais. Neste trabalho também é analisado o comportamento do trocador ao utilizar a fonte de calor em posições diversas não somente na região central, região onde a fonte é comumente localizada nos casos da literatura / Abstract: This paper presents the study and one simplified modeling of a compact heat exchanger by phase change for electronic equipment, by experimental techniques and numerical simulations. This exchanger with very efficient characteristics of scattering heat, begins to be increasingly used in the electronics industry, since the electronics are becoming smaller and with high heat dissipation. This makes the thermal design and numerical simulations be increasingly important in the development of electronic equipment and come supply the scarcity of the exchanger models which are easily applicable in commercial software. In this paper we also will analyze the behavior of the exchanger in the using of the heat source in various positions not only in the central region where the heat source is usually located in the literature / Mestre
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Simulação e busca automatizada de arcos gravitacionais / Simulation and automated detection of gravitational arcs

Brandt, Carlos Henrique 05 March 2012 (has links)
Made available in DSpace on 2015-03-04T18:57:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 brandt.pdf: 12977939 bytes, checksum: deb090bc117197667d84471d9111c780 (MD5) Previous issue date: 2012-03-05 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientifico e Tecnologico / Gravitational arcs provide important tools for cosmology and astrophysics, and have been used to constrain cosmological parameters and the structure of galaxies and galaxy clusters. However, these objects are rare and challenging to detect. Wide field imaging surveys with good imaging quality, such as the Dark Energy Survey (DES), will increase the current number of known arc systems by about an order of magnitude. Algorithms for automated detection (arc-finders) are absolutely necessary since currently available data volumes are already beyond human capabilities. Besides, it is necessary to have objective methods capable of generating reproducible results. Furthermore, it is essential to perform realistic arc simulations to test the analysis tools, both arc-finders as well as those aimed to extract physical information from these objects. The main contribution of this work was the development of a gravitational arc simulator for the DES project, named AddArcs. The simulator generates arcs based on N-body simulations and parameters derived from observational data. Observational effects can be added according to the properties of the instrument. Regarding the automated detection of arcs, we review an algorithm from the literature and apply it to a set of images, tuning its parameters for each set. Some image processing methods often used for the identification of astronomical objects were also reviewed. Both the methods for simulation and image processing were integrated into a library of tools for astronomical data processing named SLtools. The AddArcs simulator enabled the inclusion of fairly realistic gravitational arcs on the DES simulated images and catalogs. It also lead to an estimate of the abundance of arcs expected to be observed by DES. / Arcos gravitacionais são sistemas de grande importância para a cosmologia e astrofísica, sendo utilizados para restringir parâmetros cosmológicos e obter informações sobre a estrutura de galáxias e aglomerados de galáxias. No entanto estes objetos são raros e de difícil detecção. Levantamentos fotométricos de grande área e com boa qualidade de imagem, como o Dark Energy Survey (DES), aumentarão em cerca de uma ordem de grandeza o número de sistemas com arcos. Algoritmos para a detecção automatizada de arcos (buscadores de arcos) são absolutamente necessários, uma vez que o volume de dados trabalhados já ultrapassa a capacidade humana. Além disso são necessários métodos objetivos que gerem resultados reprodutíveis. É fundamental, também, a realização de simulações realistas de arcos de modo a testar ferramentas de análise, tanto os buscadores de arcos quanto as que extraem informações físicas a partir destes objetos. A principal contribuição deste trabalho foi o desenvolvimento de um simulador de arcos gravitacionais para a inclusão destes nas simulações realizadas pelo projeto DES denominado AddArcs. O simulador busca reproduzir arcos utilizando-se de dados de simulações cosmológicas de N-corpos e parâmetros de dados reais. Efeitos observacionais podem ser adicionados de acordo com propriedades da instrumentação que pretendemos simular. Com relação à detecção automatizada de arcos, realizou-se a revisão de um algoritmo conhecido da literatura, com o ajuste de parâmetros e teste em diferentes tipos de imagens. Alguns métodos de processamento de imagens utilizados no processo de identificação de objetos em dados astronômicos foram também revisados como parte deste estudo. Tanto os métodos de simulação quanto os de processamento de imagens foram integrados em uma biblioteca de ferramentas para processamento de dados astronômicos denominada SLtools. Com o simulador de arcos gravitacionais fomos capazes de reproduzir arcos com considerável grau de realismo e incluí-los nas imagens e catálogos produzidos nos ciclos de simulação do DES. A partir dos resultados do simulador, pudemos também estimar a abundância de arcos que o Dark Energy Survey deverá observar.
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Bibliotecas de fragmentos para a predição de estruturas de proteinas / Fragment libraries for protein structure prediction

Oliveira, Raphael Trevizani Roque de 30 March 2011 (has links)
Made available in DSpace on 2015-03-04T18:57:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 trevizani.pdf: 18599041 bytes, checksum: 2e9468171b955bb9c74e5d2d995e17cf (MD5) Previous issue date: 2011-03-30 / Bibliotecas de fragmentos são utilizadas para aumentar a acurácia da predição de estruturas de proteínas, pois além de diminuírem os graus de liberdade envolvidos no problema permitem o uso de informação empírica para prever a conformação local de uma determinada região da seqüência alvo. Limitações para a geração de modelos com estruturas próximas a nativa utilizando modelagem por fragmentos estão relacionadas com a qualidade, diversidade e tamanho da biblioteca. Este trabalho teve como objetivo verificar diferentes aspectos de bibliotecas de fragmentos na reprodução de estruturas nativas de proteínas por meio da combinação de diferentes abordagens. Foram geradas e analisadas bibliotecas com diferentes características, tais como: uso acoplado de predição de estruturas secundárias, tamanho da seqüência do fragmento, uso de agrupamento estrutural para redução do espaço de busca e inclusão de distintos níveis de identidade entre a seqüência alvo e as proteínas do banco de estruturas. Cada biblioteca testada foi composta por fragmentos extraídos de proteínas que não possuíam mais de 20% de similaridade de seqüência com seqüência -alvo. Para a avaliação da capacidade de reproduzir a estrutura nativa, foi desenvolvido um algoritmo para selecionar e inserir os fragmentos em diferentes posições da seqüência -alvo. Foi utilizado um conjunto-teste composto por proteínas de diferentes tamanhos e classes (principalmente-_, principalmente-_ e _ + _) para avaliar o desempenho de cada abordagem. Os principais resultados deste trabalho: (i) resultados consistentemente mais próximos da estrutura nativa foram obtidos quando misturadas bibliotecas de tamanhos de fragmentos diferentes (i.e., 3, 6, e 9); (ii) verificou-se a grande importância do uso de fragmentos maiores na primeira etapa do algoritmo de otimização utilizando bibliotecas mistas; (iii) os resultados obtidos a partir de bibliotecas construídas utilizando-se apenas a similaridade de seqüência foram equivalentes na média, e até mesmo melhores em alguns casos, do que aqueles obtidos com bibliotecas construídas utilizando a predição de estruturas secundárias; (iv) o uso de agrupamento estrutural de fragmentos levou a redução do espaço de busca, mas acarretou uma perda na qualidade dos modelos gerados; (v) o uso de predição de estrutura secundária implica em uma diminuição da diversidade de estruturas da biblioteca, e pode ou não ser benéfica de acordo com a qualidade do resultado da predição. Os resultados deste trabalho apontam para caminhos importantes na utilização de bibliotecas de fragmentos em programas de predição de estruturas de proteínas.
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Simulações empregando a decomposição de Adomian para resolver as equações da dinâmica de voo de quadrotores /

Chang, Hsun Ming. January 2016 (has links)
Orientador: Geraldo Francisco Donegá Zafalon / Banca: Carlos Roberto Valêncio / Banca: Wladimir Seixas / Resumo: Um quadrotor é um veículo aéreo não-tripulado (VANT). Diversos estudos sobre o controle de seu voo foram conduzidos nos últimos anos. As técnicas de domínio da dinâmica de voos são assuntos interessantes em diversas áreas em que podem ser aplicadas e a maioria das pesquisas é realizada em ambiente interno com a presença de sensores. A aplicação em ambiente externo ainda é pouco estudada devido à falta de autocontrole de voo do próprio quadrotor. Nesse cenário, foi encontrada a motivação para a confecção da proposta apresentada no trabalho, cujo principal objetivo é aplicar o método da decomposição de Adomian e analisar as soluções com outros métodos aplicados, por meio de simulações computacionais, para se ter uma solução que pode ser implementada no autocontrole de voo. Nas simulações realizadas, obtêm-se os resultados bons e significativos em relação às velocidades angulares, cuja eficiência é melhor do que outros métodos comparados. Portanto, a utilização do método da decomposição de Adomian nas equações da dinâmica de voos apresenta um bom desempenho / Abstract: The quadrotor is an unmanned aerial vehicle (UAV). Several studies on the control of its flight have been conducted in recent years. The domain techniques of dynamic flights are interesting subjects in the various areas where they can be applied and most research is carried out in the indoor environment with the presence of sensors. The outdoor applications are still little studied due to lack of self-control quadrotor own flight. In this scenario, the motivation to develop this work was found, whose aim is to apply the Adomian decomposition method and analyze the solutions with other methods applied through computer simulations to have a solution that can be deployed in flight self. In the simulations, we obtain the good and significant results in relation to the angular velocity, whose efficiency is better than other methods compared. Therefore, the use of the Adomian decomposition method in equations of dynamic flight has a good performance / Mestre
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Simulação por elementos finitos da propagação escalar de feixes opticos

Brandão, Marcelo Lyra 05 January 1998 (has links)
Orientador: Hugo Enrique Hernandez Figueroa / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-23T05:25:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Brandao_MarceloLyra_D.pdf: 5382020 bytes, checksum: d0976f1aca1c1e23445f0fe570107b17 (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Este trabalho descreve o modelamento computacional da propagação em vários guias de ondas ópticos, do tipo empregado em dispositivos ópticos integrados. Este mesmo modelamento envolve a utilização de elementos finitos na solução numérico-computacional das equações de onda de Maxwell, tais como, as equações de Fresnel ou a equação de Helmholtz. Dentro desse contexto, os métodos de propagação, também chamados de métodos da propagação do feixe (BPM), podem ser divididos em dois tipos: os métodos do operador completo (FOM's) e os métodos do operador particionado (SOM's). Recentemente, sérias instabilidades e problemas envolvendo precisão tornaram-se evidentes nos esquemas convencionais tridimensionais com elementos finitos do tipo 'split-operator'. Desse modo, um novo, estável e preciso esquema tridimensional (3D) baseado em elementos finitos e na técnica 'split-operator', é descrito aqui para a análise da propagação escalar de guias de onda ópticos com seção transversal arbitrária, incluindo estruturas z-variantes e com dielétricos não-lineares e não-homogêneos. O presente algoritmo supera estes problemas através da preservação de todas as características atrativas da técnica do operador particionado. Devido à discretização por elementos finitos, os recursos computacionais podem ser otimizados pelo uso de malhas adaptativas e técnicas de matrizes esparsas. Adicionalmente, é descrita a incorporação das condições de fronteiras transparentes (TBC) na equação de onda, de modo a suprimir reflexões não físicas indesejáveis provenientes das bordas da janela computacional virtual. Além disso, um esquema de propagação não paraxial basedo na aproximação de Padé é apresentado. Esquemas numéricos bidimensionais(2D) e tridimensionais(3D), com as técnicas expostas acima e baseado no método dos elementos finitos(FEM), são apresentados, comparados com resultados anteriores e discutidos. O método dos elementos finitos, como dito anteriormente, apresenta, entre outras vantagens, a propriedade do uso de malhas arbitrárias adaptativas. Além disso, são incluídas na presente análise aplicações específicas envolvendo meios lineares e não-lineares. No fim deste trabalho, sob forma conclusiva, é aberto um pequeno espaço para desenvolvimentos futuros dos métodos numéricos aqui abordados, que incluem a análise modal e de propagação vetorial e semi-vetorial, propagação de sólitons, modelamento de outros dispositivos da óptica integrada e a utilização de uma malha de contornos inteiramente arbitrários / Abstract: This thesis describes the computer modelling of a wide range of optical waveguides, for integrated optics applications. The modelling described here involves the numerical solution of suitable Maxwell wave equations, such as Helmholtz and Fresnel. Within this context, the Beam Propagation Method (BPM) ar marching methods, can be divided into two general kinds: the fulloperator methods (FOM's) and the split-operator methods (SOM's). Recent1y, serious instability and inaccuracy problems were pointed out for the conventional 3-D split-operator finite-element scheme. The present algorithm overcomes these problems even though preserving all the attractive features of the split-operator technique. Due to the finite-element discretization, computer resources can be optimized by exploiting the use of adaptive meshes and sparse- matrix techniques. The implementation of the transparent boundary conditions (TBC) into the wave equation is also described. TBC are necessary to supress the undesirable nonphysical reflections from the computational window edges, and also to optimize the size of the numerical window. Furthermore nonparaxial propagation based on Padé aproximation is described. Current and novel numerical 2-D and 3-D schemes, based on finite element methods, are presented and discussed. The finite element method permits, among other advantages, the use of arbitrary adaptive meshes. Finally, the scope for further development of the numerical methods introduced here, has been included as conclusion remarks. That includes semi-vectorial, vectorial spatial propagation, soliton propagation, modelling of alternative integrated optical devices and employment of meshes of whole arbitrary boundary / Doutorado / Doutor em Ciências
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Simulação numérica do escoamento de jatos impingentes axissimétricos confinados /

Barbosa, Iara de Souza. January 2013 (has links)
Orientador: Mansur, Sergio Said / Coorientador: Militzer, Julio / Banca: Silva, João Batista Campos / Banca: Saito, Marcelo Batista / Resumo: O jato impingente constitui um problema clássico da mecânica dos fluidos, cuja dinâmica é fortemente dependente do número de Reynolds, do grau de confinamento e de outros parâmetros que caracterizam geometricamente o problema. No presente trabalho, jatos impingentes com diferentes níveis de confinamento foram investigados numericamente. Para tanto, utilizou-se um código computacional baseado no método dos volumes finitos, que resolve as equações de Navier-Stokes escritas em coordenadas cilíndricas bidimensionais. Com a finalidade de diminuir custos computacionais, a simetria azimutal do problema foi considerada na definição do domínio de cálculo. O disco frontal, sobre o qual incide o jato, foi modelado de duas formas distintas: a) com o auxílio do método da fronteira imersa baseado no modelo físico virtual ou b) mediante a imposição de viscosidade infinita na região por ele ocupada. A comparação entre resultados destas simulações permitiram avaliar a eficiência do método da fronteira imersa, no que diz respeito ao tempo de cálculo e à sua capacidade para representar fisicamente o problema abordado. Além disso, testes de performance do código foram também realizados utilizando-se diferentes esquemas de transporte advectivo - power law, upwind, central difference e híbrido. Simulações foram realizadas variando-se o diâmetro de ambos os discos (impingente e confinante), o afastamento entre eles e o número de Reynolds do escoamento. Para a representação de escoamentos com números de Reynolds elevados, a metodologia de simulação de grandes escalas foi implementada, com o uso da modelagem clássica de Smagorinsky e da função de amortecimento de van Driest / Abstract: The impingent jet is a classical problem of fluid mechanics, whose dynamics is strongly dependent on the Reynolds number, the confinement level and other parameters that characterize the geometrically problem. In this study impingent jets with different confinement levels have been numerically investigated. For this purpose, an in-house computational code based on finite volume method, which solves the Navier-Stokes equations written in two-dimensional cylindrical coordinates has been used. To save computational costs the problem has been treated as azimuthally symmetrical. The frontal disc was modeled in two different ways: a) by means of an immersed boundary method based on the virtual physical model b) by imposing infinite viscosity in the region occupied by the disc. Comparison among results has allowed to evaluate the performance of the immersed boundary method in terms of computational costs and ability to represent the physical features of the flow. Besides, tests of the code performance have also been carried out employing different advective schemes, i.e. power law, upwind, central difference, and hybrid. Simulations have been performed by varying the diameter of both disks (impingent and confining), the gap between them, and the Reynolds number. To represent turbulent flows, Large Eddy Simulation has been implemented in the code, using the classical Smagorinsky model and the damping function of van Driest / Mestre

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