Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T08:25:21Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-09T00:49:52Z : No. of bitstreams: 1 147125.pdf: 4572639 bytes, checksum: 26438e5e2e7516778780eb5b03fdea63 (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T12:34:13Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T18:30:30Z : No. of bitstreams: 1 173865.pdf: 68461552 bytes, checksum: 670246d60bb064561bf904ff49758399 (MD5) / Esta dissertação apresenta a pesquisa desenvolvida como tema de mestrado na área de Design do curso de Pós- Graduação da Engenharia de Produção da UFSC. A pesquisa propõe a construção de um método de avaliação do grau de necessidades dos futuros usuários em relação ao projeto de sua casa. Este grau de necessidade se refere tanto a dados qualitativos como identidade, privacidade, territorialidade e ambiência quanto a fatores funcionais e quantitativos. Como forma de promover uma maior participação dos usuários no processo de projeto em arquitetura, são exploradas tecnologias computacionais interativas como a hipermídia, para o gerenciamento da informação, e o QuickTime VR, como meio de visualização de cenas arquitetônicas. A possibilidade de oferecer uma visão abrangente dos espaços projetados, através de uma simulação da realidade virtual que estes vídeos "interativos" oferecem, permite a identificação dos graus de necessidades físicas e simbólicas dos futuros moradores, auxiliando o profissional de arquitetura na definição e personalização do projeto residencial.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T15:56:28Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T19:04:27Z : No. of bitstreams: 1 152930.pdf: 20215246 bytes, checksum: 5cc26f6e8d0c4664ab944fcb0909bfbb (MD5) / Estudo de uma unidade de leito móvel simulado e simulação de seu comportamento através de um modelo matemático implementado em um programa computacional. O estudo envolve separações por adsorção de interesse industrial, tais como enantiômeros e carboidratos. A modelagem da unidade utiliza o modelo 'plug flow' com dispersão axial, considerando a real mudança dos pontos de admissão e coleta das correntes fluidas. As equações do modelo são resolvidas numericamente utilizando o Método de Volumes Finitos com arranjo co-localizado de variáveis e as funções de interpolação do esquema 'Weight Upstream Differencing Scheme' (WUDS). A influência de algumas condições de operação da unidade e de alguns parâmetros do modelo é analisada usando o algoritmo desenvolvido para os casos estudados. O desempenho do sistema é avaliado com base em critérios como pureza, recuperação, consumo de solvente e produtividade do adsorvente.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2012-10-24T18:30:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 281049.pdf: 3914038 bytes, checksum: e3329b466c7d10db4cbfdfecee50279a (MD5) / A utilização de poços horizontais na exploração de reservatórios de petróleo é cada vez mais intensa. Devido à característica dos reservatórios de possuírem grande extensão e pequena espessura, os poços horizontais têm diversas vantagens quando comparado aos verticais, especialmente pela sua maior área de contato com o reservatório. O presente trabalho tem o objetivo de propor uma forma de acoplamento entre poços horizontais e reservatórios de petróleo, empregando técnicas numéricas recentes e mais gerais, e que aos poucos vão incorporandose às metodologias usadas na indústria do petróleo. Como o objetivo é o estudo do acoplamento entre os sistemas poço/reservatório, o modelo físico empregado tem as seguintes simplificações: fluido newtoniano, escoamento isotérmico, incompressível, bifásico e imiscível, além de domínio bidimensional para o reservatório e unidimensional para o poço horizontal. O poço é considerado um duto perfurado com entrada de massa pela interface e o reservatório recebe o tratamento usual em simuladores, isto é, meio poroso. Na solução do escoamento no poço horizontal foi adotado um procedimento de marcha no qual foi considerado velocidade nula em uma extremidade do poço e pressão conhecida na outra, resultado do processo de bombeamento. O método numérico utilizado é o EbFVM (Element based Finite Volume Method), um método conservativo, importante no caso porque o acoplamento sugerido nesse trabalho é baseado na continuidade de pressão e fluxo de massa na interface poço/reservatório. A malha utilizada é do tipo não-estruturada com refino ao redor do poço. Também foi proposto um novo método para cálculo do índice de produtividade para poços horizontais quando o domínio do reservatório é bidimensional. Para a validação numérica foi utilizado o software comercial ECLIPSE e os resultados obtidos demonstram que a metodologia aqui desenvolvida pode ser estendida para problemas fisicamente mais complexos. / The use of horizontal wells in the explotation of petroleum reservoirs is continuously growing. Due to the large dimensions of the reservoirs and the small thickness, the horizontal wells have many advantages when compared to vertical wells, especially by its larger contact area with the reservoir. This paper aims to propose a mathematical procedure for coupling horizontal wells and reservoirs. Since the main goal is the coupling procedure, some simplifications are done in the physical model. They are: Newtonian and isothermal fluids, incompressible and immiscible two-phase flow, 2D porous media flow for the reservoir and 1D for the horizontal well. The well is considered a perforated duct with mass flow entering through the interface. In the solution of flow in the horizontal well a marching procedure was adopted in which it was considered zero velocity in one extremity of the well and prescribed pressure on the other one, as a result of the pumping system. The numerical method used is the EbFVM (Element based Finite Volume Method), a conservative method, important in this case, since the coupling suggested in this paper is based on continuity of pressure and mass flow at the interface. The mesh used is non-structured, with refinement around the well. It was also proposed a new method for calculating the productivity index for horizontal wells when the reservoir is considered 2D. For the numerical validation it was used the commercial software ECLIPSE and the results show that the coupling approach proposed herein can be extended to others more complex physical problems.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T12:13:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 284632.pdf: 2497288 bytes, checksum: 17a080701715be6ce4558367120f3718 (MD5) / Na simulação de reservatórios de petróleo, o maior problema encontrado é a diferença de escalas entre o reservatório e os poços de exploração. O reservatório é da ordem de quilômetros e o diâmetro dos poços é da ordem de centímetros. Portanto, para realizar a simulação de um reservatório nas vizinhanças dos poços seria necessário uma malha muito refinada para poder captar os gradientes próximos aos poços. A utilização de uma malha muito refinada, por sua vez, acarretaria um esforço computacional muito grande e custoso a medida que seriam inseridas no problema as complexidades físicas. Devido a isso, utilizar malhas que tenham um tamanho compatível com a escala do reservatório e inserir os poços como termos fonte nos volumes de controle onde os mesmos estão localizados, apresenta-se como uma solução viável na simulação de reservatórios. Neste caso, é necessário a introdução de um modelo que consiga representar a física nas vizinhanças dos poços. Os modelos mais utilizados na indústria de petróleo empregam uma solução analítica local, na qual a conexão entre a vazão mássica e o gradiente de pressão nas proximidades do poço é feita através da representação de um escoamento radial cilíndrico. Esses modelos, entretanto foram desenvolvidos para aplicação em duas dimensões. Com o desenvolvimento de novas tecnologias na perfuração de poços de petróleo, sugiram os poços horizontais, onde a aplicação dos modelos de poços exige uma nova visão. No presente trabalho foi realizada uma extrapolação dos modelos de poços tradicionais em duas dimensões para três dimensões, utilizando domínios em formato de cubo, ou paralelepípedo, para aplicação em poços horizontais parcialmente penetrante, isto é, onde os poços não atravessam o domínio por inteiro. Para isto foi considerado além da solução analítica local para um fluxo radial cilíndrico, uma solução analítica com fluxo radial esférico nas extremidades dos poços horizontais, devido ao comportamento do fluxo nestas extremidades. Todos os modelos obtiveram bons resultados, mostrando sua capacidade de representar a física na vizinhança dos poços.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T14:35:50Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Os crescentes desafios exploratórios enfrentados pela indústria de petróleo exigem o desenvolvimento de novas tecnologias para alcançar maior eficiência na extração de petróleo e gás, contemplando menos tempo ao menor custo possível. No auxílio aos diversos problemas enfrentados pela indústria em geral, está a simulação numérica de processos, capaz de realizar diferentes #ensaios# virtuais, dando respostas capazes de compreender e aperfeiçoar o processo em questão. Com o expressivo desenvolvimento da capacidade dos computadores, a técnica de simulação que mais se desenvolveu nos últimos tempos foi a Dinâmica dos Fluidos Computacional (CFD), onde é possível reproduzir computacionalmente complexos escoamentos de fluidos, envolvendo turbulência, reação, sistema multifásico, etc. Uma lacuna ainda enfrentada nos modernos códigos de CFD é a incapacidade de simular em detalhes sistemas multifásicos envolvendo sistemas granulares, sistemas esses muito comuns em diversos processos da indústria, notadamente no setor de petróleo e gás. O presente trabalho tem como objetivo desenvolver uma nova metodologia para reproduzir numericamente tais escoamentos, abordando outra ferramenta para auxiliar nos cálculos: o Método de Elementos Discretos (DEM), utilizado para realizar a simulação das partículas. Na metodologia adotada, é realizado um acoplamento de uma via entre CFD (cálculo do escoamento do fluido) e DEM (cálculo da trajetória das partículas). Para avaliação e verificação da abordagem proposta, foi utilizado como caso teste nas simulações do presente trabalho o processo de Gravel Packing em poços horizontais, processo utilizado pela Petrobras S.A. para completação de poços em águas profundas e ultraprofundas, e que carece de uma maior compreensão para buscar completações mais eficientes e econômicas. Os resultados mostraram-se muito promissores, sendo possível trabalhar numericamente com o complexo problema da alta concentração de sólidos. Os principais resultados do trabalho mostram uma verificação da altura da onda alfa obtida nos resultados de simulação numérica com dados de simuladores de processo da Petrobras S.A., comprovando a aplicabilidade da abordagem e uma futura utilização para auxílio no dimensionamento da operação de Gravel Packing em poços horizontais. / The increasing exploration challenges, faced by the oil industry, require the development of new technologies to achieve higher efficiency in the extraction of oil and gas, contemplating less time at the lowest possible cost. Numerical simulation of processes exist to help solving several problems faced by industries, and is capable of accomplishing different virtual try-outs, which can provide answers to understand and optimize the process in discussion. With the expressive development of computers capabilities, the simulation field that has been most developed in the last years was the Computational Fluid Dynamics (CFD), where one can computationally reproduce complex fluid flows involving turbulence, reactions, multiphase system, etc. One of the gaps still faced by the modern CFD codes is the incapacity of simulating in details the multiphase systems involving granular solids, which are common in many industry processes, especially in the oil and gas industry. The present paper holds as its objective to develop a new methodology to numerically reproduce granular flows, addressing a different tool to help during the calculation: the socalled Discrete Element Method (DEM), used to perform particles simulation. As an adopted methodology, a coupling between CFD (Fluid Flow Calculation) and DEM (Particle Tracks Calculation) has been performed. To assess and validate the approach proposed, the Gravel Packing process of horizontal wells has been used as a test for the simulations of the present work, which is widely used by Petrobras for contemplating deepwater and ultra-deep water wells and that needs a better comprehension to search more efficient and economical considerations. The obtained results in the present work turned out to be very much promising, which means that it is possible to work numerically with the complex problem of high solids concentration. The main results of this study show a validation of the wave alpha height obtained in numerical simulation within simulators data of Petrobras. The results proved the applicability of the approach and that the CFD-DEM coupling may, in the future, be used to aid in the design operation of Gravel Packing in horizontal wells.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-25T15:30:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 289799.pdf: 16030748 bytes, checksum: 6a935758cdd493f0d974e854eff6fabd (MD5) / Este trabalho apresenta uma análise do método dos volumes finitos baseado em elementos (EbFVM) aplicado a um simulador de reservatórios composicional com injeção de componentes químicos, desenvolvido na Universidade do Texas em Austin. O método emprega malhas não estruturadas para a discretização espacial, considerando diferentes tipos de elementos. Elementos dispostos de maneira não estruturada são adequados para representar de forma precisa e eficiente reservatórios com geometrias complexas, combinando a flexibilidade do método dos elementos finitos com a garantia de conservação local e global. Para a obtenção das equações aproximadas para os volumes de controle, primeiramente cada elemento é dividido em sub-volumes de controle, unindo o centróide do elemento com os pontos médios de suas faces. Cada volume de controle é então formado por sub-volumes de controle que compartilham o mesmo vértice, de acordo com o esquema de construção cell-vertex. Este procedimento resulta em uma conveniente maneira de gerar malhas capazes de representar importantes aspectos topológicos do reservatório, ao mesmo tempo que preserva-se a essência do método convencional de volumes finitos, ou seja, a construção de equações aproximadas que garantem a conservação de quantidades físicas em nível discreto. A solução das equações foi obtida empregando-se diferentes esquemas de avanço temporal, sendo realizada uma comparação do tempo computacional resultante de cada método, e ilustrando as vantagens e desvantagens de cada um. Para o EbFVM, uma análise do erro das soluções numéricas para diferentes refinos de malha em um problema de difusão com solução analítica conhecida é apresentado, assim como comparações com o método originalmente presente no simulador, onde é mostrado que o EbFVM fornece as mesmas soluções porém com a vantagem de ser um método mais flexível. Por fim, para evidenciar mais claramente as potencialidades do método no quesito geométrico, um problema fisicamente simples em um domínio com geometria não-convencional, possuindo falhas geológicas e poços com trajetórias arbitrárias, é resolvido. Tal geometria não é possível de ser discretizada através do método originalmente presente no simulador, enquanto que com o método proposto isso é facilmente realizado. / An investigation of the Element-based Finite VolumeMethod (EbFVM) applied to a chemical flooding compositional reservoir simulator, developed at The University of Texas at Austin, is presented. The method employs three-dimensional unstructured grids for the spatial discretization, considering different types of elements. Unstructured elements are adequate to represent, in an accurate and efficient way, reservoirs with complex geometries, combining the flexibility of the finite element method with local and global conservation enforcement. To obtain the approximate equations for the control volumes, first each element is divided into subcontrol volumes, by joining the centroid of the element with the midpoint of the faces. Each control volume is then formed by sub-control volumes of neighboring elements applying the cell-vertex construction. This procedure results in a convenient way to build grids that represent important features of the reservoir topology, such as geological faults and wells, at the same time it preserves the essence of conventional finite volume methods, that is, the construction of approximate equations that guarantee the conservation of physical quantities at discrete level. The solution of the equations was obtained by considering different approaches for time advancing. A comparison for the computational time of each approach is performed, illustrating the advantages and disadvantages of each one. For the EbFVM, an analysis of the numerical error for different refinement levels in a diffusion problem with analytical solution is presented, as well as comparisons of the proposed method and the finite difference method originally used in the simulator, by applying different reservoir simulation case studies. It is shown that the EbFVM provides the same solutions but with the advantage of being a more flexible method. Finally, in order to evidence more clearly the element-based potentialities regarding geometry discretization, a physically simple flow problem in a non-conventional geometry, containing geological faults and wells with arbitrary trajectories, is solved. Such geometry is not possible to be discretized by applying the original method present in the simulator, while with the proposed approach it can be done smoothly.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-25T18:29:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 296734.pdf: 3496148 bytes, checksum: 86636a5694d8b498c2c4c4864c85ff62 (MD5) / Este trabalho de pesquisa visa o estudo de algoritmos LMS de passo variável (VSSLMS) objetivando: classificá-los segundo uma nomenclatura unificada, realizar uma análise estatística dos mais importantes algoritmos e desenvolver novas estratégias de ajuste do passo de adaptação originando, com isso, novos algoritmos. Os algoritmos VSSLMS têm grande importância prática, visto que apresentam um melhor desempenho em relação aos de passo fixo, permitindo a obtenção simultânea de uma rápida convergência com menor desajuste. A literatura técnica apresenta um grande número de trabalhos que tratam de algoritmos VSSLMS. A classificação dos principais algoritmos VSSLMS apresentada neste trabalho baseia-se no estudo dos diferentes princípios de ajuste do passo de adaptação utilizados. A partir desse estudo, uma modificação em um algoritmo VSSLMS existente, baseado no gradiente do erro quadrático, e dois novos algoritmos VSSLMS, com base na autocorrelação do erro são propostos, sendo um deles não-paramétrico e com elevada imunidade a variações no nível do ruído de medição. Também, são desenvolvidos modelos estocásticos de seis importantes algoritmos VSSLMS, permitindo uma análise mais aprofundada de cada estratégia e fornecendo uma ferramenta de predição de desempenho de tais algoritmos. Resultados de simulação numérica comparam o desempenho das estratégias estudadas em um cenário comum, comprovam o desempenho dos novos algoritmos propostos e atestam a precisão dos modelos desenvolvidos.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2012-10-22T19:52:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 235216.pdf: 7442198 bytes, checksum: c35d5f449ddd85fa511f56a70728223f (MD5) / O joelho humano é a articulação mecanicamente mais solicitada da estrutura esquelética humana. Devido a isto, grande número de lesões estão associadas a ele, tais como rompimentos totais e parciais dos ligamentos, fissuras e lesões nos meniscos, fraturas ósseas, artrites entre outras.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-22T20:35:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 233943.pdf: 1960879 bytes, checksum: 65dd5362840d64bef5c984ccf4777045 (MD5) / As rodovias próximas aos centros urbanos caracterizam-se por um fluxo intenso e um número relativamente grande de acessos laterais para a entrada e saída de veículos. Nos momentos de pico, algumas regiões próximas a esses acessos tornam-se congestionadas, pois o fluxo de veículos que sai do trecho de rodovia que possui o acesso é menor do que a capacidade desse trecho. Esse congestionamento ocorre em virtude de dois motivos: restrição física da capacidade da rodovia e restrição temporária em razão da dinâmica do tráfego. A restrição temporária em virtude da dinâmica do tráfego pode ser evitada com o uso do controle do tráfego de veículos em rodovias por meio do controle de acesso (ramp metering), que faz o fluxo de veículos na rodovia atingir o seu valor ótimo. Esta dissertação apresenta um estudo do controle de acesso em rodovias. Com base na análise de deficiências do comportamento de um simulador microscópico comercial, é feita a proposição de um modelo microscópico de simulação capaz de representar o fenômeno da redução dinâmica de capacidade. Usando como ferramenta o modelo de simulação proposto, é estudada a aplicação do algoritmo ALINEA em diferentes situações de entrada de veículos em rodovia de pista simples. Os resultados da simulação indicam que o controle de acesso em rodovias pode evitar ou amenizar o fenômeno da redução dinâmica da capacidade.