Buscando melhorar a eficiência do sistema de controle ambiental aeronáutico, o seu projeto e análise são realizados com auxílio de ferramentas computacionais utilizando modelos dinâmicos deste sistema. Uma melhoria do modelo que representa o sistema de ar condicionado, parte do sistema de controle ambiental, é importante para as empresas fabricantes de aeronaves uma vez que resultados mais precisos das simulações permitem aos seus engenheiros agirem antecipadamente ajustando parâmetros importantes do sistema e as leis de controle para que se tenha um sistema estável sem necessidade de se realizar um número excessivo de ensaios em voo, reduzindo assim os custos de desenvolvimento. Utilizando-se a ferramenta Matlab/Simulink, o modelo matemático de uma máquina de ar condicionado aeronáutica ciclo simples foi desenvolvido e implementado. O modelo é capaz de representar a máquina de ar condicionado operando tanto em malha aberta (sem controle da temperatura do ar na saída da máquina) quanto em malha fechada (com controle da temperatura do ar de saída da máquina). As simulações foram realizadas submetendo o modelo a diversas condições de temperatura e pressão de entrada. Os resultados da simulação foram parcialmente validados através de comparação com os dados experimentais disponíveis.

This work investigates transition to turbulence using laminar kinetic energy modeling based in single-point RANS approach. The transport equations are discretized using the cell centered control-volume method and the system of algebraic equations is relaxed using SIMPLE algorithm. A modified version of the most known laminar kinetic energy model is proposed and compared with the original version and with an experimental correlation transition model. The numerical results show that the laminar kinetic energy approach has reasonable experimental correlation. The modified version presents improvements in prediction of skin friction coefficient in pressure gradients flows. Laminar kinetic energy model showed weakness when dealing with detached induced transition. Probably the cause of that is the lack of physical modeling of this phenomenon. Laminar kinetic energy modeling is in continuous evolution and is a good alternative to deal with engineering simulation that needs a good prediction of wall shear stress in transitional flows.

A titulação potenciométrica é uma das técnicas de análise quantitativa mais utilizadas nos laboratórios de indústrias e centros de pesquisas. No entanto, em muitos casos, esse tipo de análise ainda é feito de forma manual, que é morosa e requer a intervenção constante do analista. A sua automatização requer o desenvolvimento de um software, para fazer a interface com o usuário, de código robusto e confiável na determinação do volume de equivalência. Diante disso, o objetivo deste trabalho foi elaborar e validar um código computacional para a determinação do volume de equivalência em titulação potenciométrica ácido-base automatizada que produza resultados com a melhor aproximação possível do valor real. Para o cálculo do volume equivalente utilizou-se do método da derivada segunda e para certos casos em que o desvio relativo entre o volume equivalente calculado e o volume equivalente real é alto, foi proposto pelo autor um método alternativo ao da derivada que produz um resultado com maior exatidão. Este método alternativo determina o volume de equivalência com base em uma análise dos dados próximos à variação brusca do valor de pH. O código computacional foi desenvolvido na linguagem Delphi e foi denominado "TITAB" (Titulador Ácido-Base). Sua interface com o usuário possui dois módulos: o módulo de simulação e o módulo de titulação automatizada. O módulo de simulação foi criado com o objetivo de simular as diversas situações que podem ocorrer em uma titulação potenciométrica e assim, poder testar e validar o código computacional que calcula o volume equivalente. Os resultados obtidos com o código computacional proposto foram comparados com os resultados obtidos pelo software CURTIPOT, desenvolvido na Universidade de São Paulo, e tomado aqui como código de referência. Os testes de validação mostraram que os resultados obtidos com o código proposto são consistentes e que, em certas situações, produzem um resultado melhor que o código de referência.

Submitted by Rosa Assis (rosa_assis@yahoo.com.br) on 2016-09-30T14:50:28Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Erika Ciconelli De Figueiredo.pdf: 7187191 bytes, checksum: 8e2b765922fd8f7acbc1684da623c5eb (MD5) / Approved for entry into archive by Paola Damato (repositorio@mackenzie.br) on 2016-10-01T15:46:44Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Erika Ciconelli De Figueiredo.pdf: 7187191 bytes, checksum: 8e2b765922fd8f7acbc1684da623c5eb (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-03T13:46:15Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Erika Ciconelli De Figueiredo.pdf: 7187191 bytes, checksum: 8e2b765922fd8f7acbc1684da623c5eb (MD5) Previous issue date: 2016-05-09 / The consumption of energy by artificial lighting and air-conditioning systems is the most costly element of building maintenance. Analyses of energy consumption indicate that, although systems are becoming more efficient, in the long term, energy production will not be able to keep up with demand, indicating the need to improve our use of natural resources. The viable use of daylight in office interiors is subject to certain factors, such as glass light transmission, ceiling height, building shape and dimension, the quantity and size of openings, sky model, and the use of solar protections, among others. This study examines the performance of diffuse daylight as the result of the glass facade, solar protection, and light shelves utilized in Towers A and B of the Rochaverá Corporate Towers, in São Paulo, SP, Brazil, through static and dynamic simulations in the programs ReluxPro and Daysim. The study was divided into two parts; the first part involved the acquisition of meteorological data from databases maintained by the Institute of Astronomy, Geophysics and Atmospheric Sciences, IAG. Global solar radiation data was entered into Liu and Jordan’s mathematical model in order to determine the frequency of three basic sky models: clear sky, intermediate sky and overcast sky. The second part of the study assessed the actual performance of the systems in Towers A and B, as well as the projected performance of the proposed systems for both towers. The combination of types of glazing, solar protection and light shelves reduces the incidence of direct sunlight in office interiors and widens the distribution of diffuse daylight. Through this examination it was possible to outline parameters that could influence design decisions. / O consumo de energia dos sistemas de iluminação artificial e ar-condicionado impactam no custo de manutenção dos edifícios. A análise do consumo energético em edifícios indica que, embora haja equipamentos cada vez mais eficientes, a produção de energia é menor do que a demanda, indicando a necessidade de melhorar a utilização dos recursos naturais. A viabilidade do aproveitamento da luz natural está condicionada a alguns fatores, como transmissão luminosa dos vidros, pé-direito do pavimento, forma e dimensões da planta tipo, dimensão das aberturas, modelo de céu e uso de proteções solares. Esta pesquisa propõe a discussão acerca do desempenho da luz natural difusa, resultante do emprego das peles de vidro, proteções solares e prateleiras de luz, nas Torres A e B do Rochaverá Corporate Towers, na cidade de São Paulo, por meio de simulações estáticas e dinâmicas, desenvolvidas nos softwares ReluxPro e Daysim. Na primeira etapa do trabalho foram feitos levantamentos dos dados de irradiação solar global na horizontal da cidade de São Paulo, em bases meteorológicas do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas, IAG, para aplicação do modelo matemático de Liu e Jordan (1960), com o intuito de identificar a frequência de ocorrência dos modelos de céu: claro, encoberto, parcialmente encoberto com dominância para o claro e parcialmente encoberto com dominância para o difuso. Durante a segunda etapa foi estudado o desempenho das fachadas originais das Torres A e B do Rochaverá Corporate Towers, assim como os sistemas propostos, por meio de simulações computadorizadas. A combinação de tipos de vidros, proteções solares e prateleiras de luz indicaram a redução da incidência da luz solar direta e a ampliação da distribuição da luz natural difusa. Por meio das duas etapas foi possível delinear parâmetros que podem auxiliar as decisões projetuais.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Existe um grande número de estudos que examina a dependência entre energia e alcance para elétrons com energias desde alguns keVs até centenas de MeVs. Porém, a descrição quantitativa do transporte de elétrons de baixa energia é um problema complexo, especialmente devido à não disponibilidade de dados confiáveis para as seções de choque dos diferentes mecanismos por meio dos quais elétrons interagem com a matéria. Uma vez que os modelos analíticos de transporte de elétrons ou são incompletos ou apresentam dificuldades até o momento intransponíveis, os códigos de Monte Carlo têm sido a alternativa adotada nestas abordagens e são hoje extensivamente utilizados. É sabido que na interação de radiações ionizantes com o tecido vivo podem ocorrer danos severos em estruturas nos níveis celular e sub-celular. Uma vez que a transferência de energia de radiações ionizantes para o meio ocorre predominantemente através da interação dos elétrons secundários produzidos por esta com o material, existe um interesse especial na determinação da relação entre energia inicial e alcance para elétrons; especialmente os de baixa energia. Neste trabalho é estudada a relação entre energia inicial e alcance em meio biológico para elétrons com energias entre 110 eV e 50 keV. Para tal foi utilizado o código de Monte Carlo PENELOPE com o qual foram realizadas simulações do transporte de elétrons de baixa energia (110 eV a 50 keV) e dos fótons secundários gerados por estes provenientes de uma fonte monoenergética isotrópica localizada no interior de um meio tecido equivalente homogêneo. A partir daí, as grandezas de interesse foram calculadas e analisadas.

Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / Até a década de 1990 acreditava-se que o DNA era a única molécula alvo das radiações ionizantes. Mas algumas observações questionaram esta teoria. Em 1992 o efeito bystander, em português, efeito espectador, foi descrito por Nagasawa e Little. Este efeito é responsável por uma série de respostas como morte, instabilidade cromossômica ou outras anormalidades que ocorrem em células não irradiadas, que entraram em contato com células irradiadas ou meio irradiado a partir de células irradiadas. Entender o efeito bystander pode ter consequências importantes para a terapia e estudos do risco às exposições de baixas doses de radiação ionizante. Organismos vivos são compostos de milhões de células que, juntas, executam tarefas de grande complexidade. Apesar de cada célula ter uma estrutura interna que obedece às leis da bioquímica, é a interação entre as células que gera uma gama de diferentes fenômenos. Os modelos computacionais buscam soluções elegantes para simular a natureza. Neste trabalho, desenvolvemos um modelo computacional para simular o efeito bystander das radiações ionizantes em culturas celulares. Este modelo computacional é um autômato celular bidimensional, consistindo de duas redes sobrepostas, onde a primeira representa a cultura de células, e a segunda, o meio no qual as células são incorporadas. O modelo computacional descreve o comportamento do efeito bystander para diferentes configurações e densidade de células onde diferentes níveis de sinais são liberados pelas células irradiadas no meio. O efeito de re-emissão de sinais também foi introduzido no modelo. A partir dos dados das simulações foram obtidas equações capazes de antever os resultados experimentais. Os resultados obtidos a partir do modelo computacional e do ajuste matemático mostraram-se em excelente concordância com dados experimentais disponíveis na literatura. Observou-se que há dois pontos de inflexão nas curvas de dose-resposta no regime de baixa dose que podem representar uma adaptabilidade da cultura celular à radiação ionizante, transformando-a mais ou menos rádio resistente. / Until the 1990s it was believed that the DNA was the only target molecule of ionizing radiation. But some observations have questioned this theory. In 1992, the bystander effect was described by Nagasawa and Little. This effect is responsible for a series of answers as death, chromosomal instability or other abnormalities that occur in non-irradiated cells, which get in contact with irradiated or irradiated medium from irradiated cells. Understanding the bystander effect may have important consequences for therapy and exposure risk studies to low doses of ionizing radiation. Living organisms are composed of millions of cells that together perform tasks of great complexity. Although each cell has an internal structure that obeys the biochemistry laws, it is the interaction between the cells that generate a range of different phenomena. Mathematical models seek elegant solutions to simulate nature. In this work, we developed a computer model to simulate the bystander effect of ionizing radiation in cell cultures. This computational model is a two-dimensional cellular automata, consisting of two overlapping networks, where the first represents the cells culture and the second, the medium in which cells are embedded. The computational model describes the behavior of the bystander effect for different configurations and cells density where different signal levels are released by cells irradiated in the medium. The signals re-emission effect was also introduced in this model. From the simulations data, equations capable of predicting the experimental results were obtained. The results obtained from the computational model and the mathematical model are in excellent agreement with experimental data available in the literature. It was observed that there are two inflection points in the dose-response curves in the low dose regime and they may represent a cell culture adaptability to ionizing radiation by transforming it into more or less radio-resistant.

A contribuição efetiva do presente trabalho de tese consiste na implementação de esquemas numéricos, MacCormak (1969) e Jameson e Mavriplis (1986), para resolução das equações de Euler no espaço tridimensional , segundo o contexto de volumes finitos e utilizando técnicas estruturadas e não estruturadas de discretização espacial. A aplicação direta seria para simulações de problemas físicos envolvendo, principalmente, escoamentos supersônicos e hipersônicos de "gás frio" em torno de configurações complexas. Em paralelo a este esforço, são apresentados técnicas de aceleração de convergência em uso comum pela comunidade de CFD e alguns operadores de dissipação artificial para esquemas numéricos com discretização espacial simétrica, com o propósito de averigüar suas características no tocante ao desempenho computacional e à qualidade global da solução.

A História tem mostrado, ao longo dos séculos, como a guerra tem sido o exame dos povos, tornando-se um ponto crítico de decisão para os envolvidos Tal importância, associada à complexidade do mundo moderno e aos orçamentos cada vez menores em todos os países tem tornado fundamental o emprego de simulações e, em particular, de Jogos de Guerra. Essa necessidade também se aplica às Forças Armadas brasileiras e, em especial, à Força Aérea Brasileira (FAB), a qual carece de sistemas de jogos de guerra apropriados à sua atual doutrina de emprego para os níveis Operacional e Estratégico. Assim, o problema endereçado neste trabalho de pesquisa foi o de dotar a FAB de uma sistemática apropriada para o desenvolvimento de sistemas de jogos de guerra voltados ao treinamento das atividades de Comando e Controle nos níveis de decisão Estratégico e Operacional. A solução investigada foi adaptar o Processo Unificado para o desenvolvimento de Sistemas de Jogos de Guerra para a FAB, voltados ao treinamento das atividades de Comando e Controle nos níveis de decisão Estratégico e Operacional, a fim de melhorar a sua eficácia operacional e reduzir o desperdício dos recursos envolvidos.O processo resultante passou a integrar, num primeiro nível, conceitual, o desenvolvimento orientado a objetos e os elementos de Jogos de Guerra de Perla. No segundo nível, implementacional, volta-se à aplicação da lógica nebulosa nos eventos em Jogos de Guerra.

Este trabalho simula numericamente o sistema de supressão de fogo em compartimento de carga de aeronaves; utilizando o halon 1301 (CBrF3) como agente extintor. Usando uma formulação simples baseada no método de parâmetros concentrados, obtém-se um modelo matemático para a evolução temporal das concentrações volumétricas de ar e halon. A seguir, esse sistema resultante de equações diferenciais ordinárias é implementado no Mathcad (programa que permite o processamento simbólico e possui uma interface gráfica de fácil manipulação) e a solução é obtida utilizando-se um esquema de Runge-Kutta de 4 ordem. O modelo é utilizado para verificar a influência que a variação de parâmetros como altitude, temperatura, volume, área de vazamento e taxa de infiltração de ar, exerce no desempenho do sistema. Os resultados obtidos mostram boa concordância com os resultados experimentais e satisfazem os requisitos de certificação do sistema de supressão de fogo. Em uma segunda análise a variação espacial e temporal da concentração volumétrica do agente extintor é simulada utilizando um programa de CFD. São obtidos resultados para a difusão e convecção de massa do agente extintor no interior do compartimento de carga e os valores médios de concentração do halon são comparados com os dados de ensaio e mostraram boa concordância. Conclui-se então, que os modelos utilizados podem ser ferramentas importantes nas análises preliminares de projetos, adaptação e modificação de sistemas supressores de compartimento de carga de aeronaves.

Este trabalho se propõe a simular a emissão de NOx na condição de decolagem, para motores de diversos fabricantes, usando o software de simulação de desempenho GasTurb (versão 10) e obter resultados próximos aos dados experimentais apresentados na planilha de certificação de emissões da ICAO (Organização Internacional de Aviação Civil). O GasTurb é utilizado sobretudo em cálculos do ponto de projeto e permite similar, numa única subrotina, vários motores. Mais que isso, objetiva-se apresentar os passos a serem seguidos para a avaliação dos ciclos completes de emissões (LTO), usando-se o GasTurb, embora não seja o objetivo dessa dissertação um estudo detalhado desses ciclos. Finalmente, mostra-se que um modelo empírico de emissões de NOx que depende apenas da pressão e temperatura de entrada na câmara de combustão (P3 e T3) prevê com boa confiabilidade as emissões experimentais desse poluente em combustores convencionais.