Este trabalho é um estudo dos efeitos da rugosidade superficial sobre o fluxo bidimensional em torno de cilindros circulares (CC) fixos. O estudo incluiu ensaios no túnel de vento da UFRGS. Numa primeira etapa foram medidos os valores médios dos coef. de força e de pressão para 5000 S Re S 400000. Nessa etapa modelos de CC com três tipos de rugosidade (lixa, tela metálica e nervura) e quatro magnitudes de cada tipo (0.0018< k/d S 0.0123) foram ensaiados em fluxo suave. Os modelos tinham uma esbeltez 1/d=6.1. Numa segunda etapa foram feitas medições de valores flutuantes (RMS e pico) de coef. de força e de pressão, medições de densidade espectral de potência e mediação de correlação cruzada seccional e longitudinal em modelos com as menores magnitudes dos tipos de rugosidade mencionados acima. Nessa etapa os ensaios foram em fluxo suave, Re=380000, mas o modelo com nervuras foi ensaios também em fluxo turbulento (Re=250000). Em todos os casos o regime de fluxo foi ultracrítico. As principais conclusões dessa etapa foram: - Os valores flutuantes medidos nos CC rugosos foram mais elevados que aqueles observados em CC lisos no regime ultracrítico. Os resultados de espectro de potência indicam que a organização do fluxo é muito boa e ao que parece similar nos dois casos. Os resultados de correlação confirmam que CC rugosos apresentam uma boa organização do desprendimento de vórtices, comparável àquele observada em CC lisos no regime subcrítico. A introdução de turbulência no fluxo incidente não alterou de forma considerável o valor RMS dos coef. de força e de pressão, mas originou valores de pico mais elevados para esses coeficientes. Além disso, originou um espectro de potência de faixa mais larga e pico mais baixo e uma diminuição ( em módulo) dos coef. de correlação cruzada seccional e longitudinal. - Nos ensaios com fluxo suave, observou-se que na zona 30° < 0 < 80° os fatores de pico dos coef. de pressão locais foram menores (= 2,8). Na zona de sobrepressão (0<30°) e na esteira (0>100º), os fatores de pico foram mais elevados, podendo atingir 4,0 ou 5,0. Nos ensaios com fluxo turbulento, observou-se o mesmo comportamento qualitativo, mas os fatores de pico foram 20% a 40% mais elevados. / This work is a study of the effects of surface roughness on the two-dimensional flow surrounding fixed circular cylenders (CC). The study included tests in the wind tunnel of UFRGS. In a first stage, the mean force and pressure coef. Were measured at Reynolds numbers from 50,000to 400,000. In this stage CC models with three tyoes of roughness (sand paper, wire mesh and ribs) and four amounts of each tyoe (0.0018 < k/d <0.0123) were tested in smooth flow. The models had an aspect ratio 1/d=6.1. All types of roughness have proved themselves efficient in anticipating the transitions of regimes and allowing the establishment of the ultracritical regime (were the Kármán vortex reappear). But in this regime, as the relative roughnesse is increased, the differences between the parameters (drag coef., prossure coef., separation angle, etc.) measured on the rough CC and thoese observed on smooth CC also increased. The smallest relative differences were observed on the model with ribs. In a second stage, measurements of fluctuating (RMS and crest) force and pressure coef., measurements of power spectral density and measurements of sectional and longitudinal crosscorrelation with models of the smallest amounts of the roughness types cited above were made. In this stage, the tests were on smooth flow, Re=380,000, but the model with ribs was also tested in turbulent flow (Re=250,000). In all cases the flow regime was ultracritical. The principal conclusions of this stage were : -The fluctuationg values measured on the rough CC were larger than those observed on smooth CC in the ultracritical regime. The power spectral results indicate that the flow organization is quite good and seems similar in both cases. The correlations results confirm that the rough CC show a good vortex shedding organization, comparable to those observed on smooth CC in the subcritical regime. - The introduction of turbulence in the approaching flow didn’t change considerably the force and pressure RMS values, but originated larger crest values for these coefficients. In adittion, originated a power spectral with a larger band and smaller crest and a decrease (in modulus) of the seccional and longitudinal cross-correlation coefficients. - In the smooth flow tests, it was observed that in the zone 30°< 0< 80° the crest factor of the local pressure coef. Were approximately 2.8. In the positive pressure zone (0<30°) and in the wake (0>100°) the crest factors were larger, increasing up to 4.0 or 5.0. In the turbulent flow tests, it was observed the same qualitative behavior, bur the crest factos were 20% to 40% larger.

Foram estudadas experimentalmente, em túnel de vento, as pressões internas (P.I.) que ocorrem, devidas ao vento, em um modelo de edificação e estabeleceu-se uma fórmula que melhor se ajusta aos resultados nas condições dos ensaios. A P.I. foi medida em um modelo de pavilhão industrial térreo (sem divisões internas), com cobertura a duas águas inclinadas de 12° e forma em planta retangular de proporções a x b x h = 2 x 1 x 0,25. A direção do vento foi a variável principal nos ensaios, utilizando-se como parâmetros o número, a forma e a disposição geométrica das aberturas; os ensaios abrangeram assim 233 casos diferentes. Os ensaios foram realizados: 1) com Número de Reynolds (baseado na altura da cumeeira) da ordem de 107.000, numa corrente deslizante e turbulenta (intensidade de turbulência de 15%) que simulava o perfil de velocidades do vento natural, com expoente p = 0,23; 2) com Número de Reynolds da ordem de corrente de ar suave e uniforme. Os ensaios com vento turbulento e deslizante indicam a validade da fórmula mais usual, do tipo Q = K A (Δp)n, com um valor de n em torno de 0,65, para k considerado constante, e abertura dominante com área igual ou superior ao dobro (N maior ou igual a 2) da área da porosidade distribuída. As pressões internas mostram pouca variação espacial, justificando o uso de apenas um coeficiente interno (Ci) para toda a edificação. Constata-se também que o tipo de abertura tem influência no comportamento da pressão interna, e que o tipo de vento exerce somente uma influência indireta na P.I., através da pressão externa. / An experimental study of the wind-induced internal pressure (I.P.) on a model building was made in a wind tunnel and a formula was established which allows the best fit of the results. The I.P. was measured on a model of a low-rise single compartment industrial building, with a two-pitch roof of 12° slope, and a rectangular planform with proportions a x b x h = 2 x 1 x 0,25. Wind direction was the main test variable, the number, shape and geometrical arrangement of the openings were used as parameters, about 230 different cases were studied: 1) with a Reynold's number (based on ridge height) of about 107 000, in a turbulent shear flow (turbulence intensity 15%) which simulated the velocity profile of the natural wind with an exponent p = 0,23; 2) with a Reynold's number of the order of 172 000 in a smooth uniform stream. Results with a turbulent shear flow show that a flow equation of the form Q = K A (Δp)n can be used, with a flow exponent value around 0.65, assuming a constant value for K, and dominant opening twice as large as the sum of the distributed porosity of the bu1lding (N maior ou igual a 2). The I.P. show little spatial variation, justifying the assumption of a constant value of the internal pressure coefficient (Ci) for the whole building. The opening type is found to exert some influence on the I.P. behavior, while the influence of the incident flow is more indirect, through the external pressure.

Vibrações significativas podem ser induzidas nas estruturas devido a ação de forças aeroelásticas, podendo causar danos à esta, ou mesmo levá-la à ruína. Tais forças deveriam, pois, ser consideradas desde a fase de projeto, através da inclusão destas cargas nas equações de movimento, principalmente em estruturas mais flexíveis, as quais são mais susceptíveis aos problemas originados pela interação fluido-estrutura. O método da decomposição modal ("Proper Orthogonal Decomposition Method") foi considerado particularmente adequado para representar a ação do vento na determinação da resposta de estruturas em que os efeitos de ressonância são desprezíveis, embora já tenha sido usado para avaliar efeitos dinâmicos. A utilização deste método reduz o esforço computacional empregado na análise estrutural, por não ser necessário considerar os registros completos de pressões flutuantes na aplicação do carregamento devido ao vento. Este trabalho se propõe a avaliar experimentalmente o Método da Decomposição Modal em estruturas que apresentem níveis significativos de vibração, a fim de verificar a validade deste método na recomposição do campo de pressões flutuantes. Para tal, foi adotado como modelo uma placa rígida de um grau de liberdade, apoiada sobre hastes flexíveis, a qual foi ensaiada no Túnel de Vento TV-2 da UFRGS. Ensaios estáticos e dinâmicos foram realizados para aquisição dos registros de pressões flutuantes. Coeficientes de pressão média e coeficientes de pressão quadráticos médios foram calculados para três diferentes condições de rigidez do modelo. A decomposição modal foi aplicada para as pressões medidas, avaliando-se os modos de pressão na superfície do modelo ensaiado. Os coeficientes de pressão média apresentaram uma excelente concordância entre si para os níveis de rigidez analisados. Entretanto, o Método da Decomposição Modal apresentou diferenças ao se comparar os seis primeiros modos de pressão para os ângulos de incidência analisados. Observou-se que há influência da flexibilidade do modelo na aplicação do Método da Decomposição Modal, a qual não atinge níveis expressivos que invalidem a aproximação pelo modelo rígido, para o modelo flexível adotado. / Significant structural vibrations can be induced due to the action of aeroelastic forces which sometimes carry damage or commit the structural operation. These forces should be accounted on the structural equations of motion at a design stage, mainly in structures susceptible to fluid-structure interaction effects. The Proper Orthogonal Decomposition Method (POD) was considered particularly suitable to determine the response of structures in which resonance effects are negligible, but it has also been used to evaluate dynamic effects. The application of such method reduces significantly the computational effort in the analysis, since complete fluctuating pressure records are not needed for an accurate wind load action evaluation. This work proposes the application of the Proper Orthogonal Decomposition Method on structures where fluid-structure interaction problems are present, in order to verify the POD validity in the assessment of fluctuating pressures on models subjected to dynamic response due to wind action. The model used in this study is a single degree of freedom rigid plate, fixed by flexible supports. Experiments were performed in the TV-2 Boundary Layer Wind Tunnel of the UFRGS. Static and dynamic tests were performed for instantaneous pressure measurements acquirement. The mean and RMS pressure coefficients were evaluated for three different stiffness levels. The POD Method was used with the fluctuating pressure measurements for the evaluation of the pressure modes on the model surface. The mean pressure coefficients have presented excellent agreement for each stiffness level. However, the POD Method has presented slight differences when the first six pressure modes are compared for the analyzed wind directions and stiffness levels. It was noticed that the model flexibility affects the Modal Decomposition Method application, but this influence does not attain expressive levels that invalidate the flexible model approximation by the stiff one.

Coberturas isoladas são muito sensíveis a ação do vento e devem estar estruturalmente projetadas para suportar forças em duas direções: forças de sobrepressão e de sucção que se alternam conforme a incidência do vento. O objetivo deste trabalho é estudar a distribuição de pressões em um modelo de cobertura isolada a duas águas através de ensaios realizados em túnel de vento, verificando a influência da escala do modelo, o efeito do tipo de escoamento nas ações estáticas exercidas pelo vento e a influência da espessura do telhado do modelo. Os coeficientes de pressão foram determinados através de ensaios em túnel de vento de modelos de cobertura isolada em diferentes escalas: 1:75, 1:100 e 1:300. Foram obtidos coeficientes de pressão externa e interna para diferentes tipos de escoamento e ângulos de incidência de 0o, 45o e 90o. A partir dos resultados obtidos nos ensaios realizados conclui-se que a escala do modelo exerce uma forte influência nos resultados para todos os ângulos de incidência do vento e tipos de escoamento, sendo o parâmetro que mais influencia nos resultados em modelos reduzidos. Uma reprodução aceitável das ações estáticas do vento exige o emprego de um modelo com escala maior que 1:100 e que o ensaio seja com escoamento deslizante e turbulento.

Vibrações significativas podem ser induzidas nas estruturas devido a ação de forças aeroelásticas, podendo causar danos à esta, ou mesmo levá-la à ruína. Tais forças deveriam, pois, ser consideradas desde a fase de projeto, através da inclusão destas cargas nas equações de movimento, principalmente em estruturas mais flexíveis, as quais são mais susceptíveis aos problemas originados pela interação fluido-estrutura. O método da decomposição modal ("Proper Orthogonal Decomposition Method") foi considerado particularmente adequado para representar a ação do vento na determinação da resposta de estruturas em que os efeitos de ressonância são desprezíveis, embora já tenha sido usado para avaliar efeitos dinâmicos. A utilização deste método reduz o esforço computacional empregado na análise estrutural, por não ser necessário considerar os registros completos de pressões flutuantes na aplicação do carregamento devido ao vento. Este trabalho se propõe a avaliar experimentalmente o Método da Decomposição Modal em estruturas que apresentem níveis significativos de vibração, a fim de verificar a validade deste método na recomposição do campo de pressões flutuantes. Para tal, foi adotado como modelo uma placa rígida de um grau de liberdade, apoiada sobre hastes flexíveis, a qual foi ensaiada no Túnel de Vento TV-2 da UFRGS. Ensaios estáticos e dinâmicos foram realizados para aquisição dos registros de pressões flutuantes. Coeficientes de pressão média e coeficientes de pressão quadráticos médios foram calculados para três diferentes condições de rigidez do modelo. A decomposição modal foi aplicada para as pressões medidas, avaliando-se os modos de pressão na superfície do modelo ensaiado. Os coeficientes de pressão média apresentaram uma excelente concordância entre si para os níveis de rigidez analisados. Entretanto, o Método da Decomposição Modal apresentou diferenças ao se comparar os seis primeiros modos de pressão para os ângulos de incidência analisados. Observou-se que há influência da flexibilidade do modelo na aplicação do Método da Decomposição Modal, a qual não atinge níveis expressivos que invalidem a aproximação pelo modelo rígido, para o modelo flexível adotado. / Significant structural vibrations can be induced due to the action of aeroelastic forces which sometimes carry damage or commit the structural operation. These forces should be accounted on the structural equations of motion at a design stage, mainly in structures susceptible to fluid-structure interaction effects. The Proper Orthogonal Decomposition Method (POD) was considered particularly suitable to determine the response of structures in which resonance effects are negligible, but it has also been used to evaluate dynamic effects. The application of such method reduces significantly the computational effort in the analysis, since complete fluctuating pressure records are not needed for an accurate wind load action evaluation. This work proposes the application of the Proper Orthogonal Decomposition Method on structures where fluid-structure interaction problems are present, in order to verify the POD validity in the assessment of fluctuating pressures on models subjected to dynamic response due to wind action. The model used in this study is a single degree of freedom rigid plate, fixed by flexible supports. Experiments were performed in the TV-2 Boundary Layer Wind Tunnel of the UFRGS. Static and dynamic tests were performed for instantaneous pressure measurements acquirement. The mean and RMS pressure coefficients were evaluated for three different stiffness levels. The POD Method was used with the fluctuating pressure measurements for the evaluation of the pressure modes on the model surface. The mean pressure coefficients have presented excellent agreement for each stiffness level. However, the POD Method has presented slight differences when the first six pressure modes are compared for the analyzed wind directions and stiffness levels. It was noticed that the model flexibility affects the Modal Decomposition Method application, but this influence does not attain expressive levels that invalidate the flexible model approximation by the stiff one.

Resumo não disponível.

Note:

Memoria para optar al título de Periodista / El día más frío de otoño que recuerdo, ocurrió el miércoles 4 de mayo del 2005 en Lonquimay. Los patios y techos de las casas del pueblo acumulaban la primera nieve importante de la temporada, caída en la madrugada, y se anticipaba un invierno crudo. Durante la mañana, la nieve se derritió bajo un sol refulgente y como fuertes chorros de agua cayó desde las canaletas, mientras el viento hacía crujir las hojas de los árboles. Esos sonidos nítidos de la naturaleza me despertaron y reavivaron al inicio del día, envolviéndome el valle con sus brazos de cordillera Andina, al Este de la Araucanía. Los mejores recuerdos de los ocho meses que viví en ese lugar, son del aire que se respira profundo y puro que oxigena hasta los huesos; de los tonos fosforescentes del paisaje al no haber más intermediario entre los ojos y el entorno, que una atmósfera cristalina que colma de brillo y nitidez el escenario y lo eleva a un grado de máxima pureza; y del agua fresca, helada, limpia. Lonquimay conserva su ortodoxia primitiva, comparable sólo a sitios donde el entorno natural impacta por su belleza. Yo estaba de paso. Había regresado desde Santiago para celebrar despedidas el fin de semana y tratar de disimular las horas pasadas a la distancia, desde que dejé Lonquimay. En cinco días había no sólo que creer, sino sentir y hacer sentir que uno sigue ahí y lo hará por siempre. Perdurar en el tiempo como si éste no pasara o como si pasara siempre igual. Compartir con los amigos, condensadamente, temiendo inevitables ausencias que cíclicamente son compensadas por nuevos personajes, nuevas historias y situaciones. Avanzaba el día y con él se cerraba un paréntesis. La tarde pálida se enfriaba cada vez más, frecuentada por ráfagas de viento y nieve que se multiplicaban con las horas, advirtiendo el rigor que regiría el resto del otoño e invierno 2005.

Magíster en Ciencias, Mención Física / En este trabajo se presentará una discusión teórica de ciertos procesos mecánico cuánticos que influyen en la dinámica colectiva de momentos magnéticos localizados. En el problema en particular que estudiamos estos momentos están distribuidos en el perímetro de un anillo. De este modo el sistema exhibe la libertad de manifestar dos posibles vorticidades. Por lo tanto focalizaremos nuestros esfuerzos en determinar la amplitud de reversión mediante efecto túnel de la vorticidad de este anillo. Presentaremos un estudio analítico que nos proporciona una comprensión acerca de dichos procesos de reversión. Este estudio esta basado en la aproximación semiclásica para las integrales de camino que determinan estos procesos. El método usado es conocido como la aproximación del gas instantones. Comenzamos la discusión estudiando la reversión de un momento magnético aislado e ilustramos el fenómeno de congelamiento del efecto túnel, que consiste en la cancelación de la amplitud de efecto túnel para ciertos valores de un campo magnético externo. A continuación nos enfocamos en la dinámica de un arreglo de spines en un anillo con acoplamiento ferromagnético. Este tipo de intercambio energético nos provee de un efecto de reversión caracterizado por un comportamiento coherente de todos los espines rotando colectivamente. De este modo es posible caracterizar la dinámica global mediante un momento magnético efectivo dependiente del numero de sitios considerados en nuestro anillo. En conclusión, mostramos que la amplitud de probabilidad de reversión de la vorticidad como función del campo externo manifiesta oscilaciones que corresponden al congelamiento del efecto túnel. El formalismo presentado nos permite identificar el origen de dicho congelamiento en la interferencia destructiva de dos caminos de reversión de la vorticidad, uno a través del interior y otro por el exterior del anillo.

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:41:13Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo7701_1.pdf: 3153175 bytes, checksum: deeacbe5958e453595698eb679dc4ba8 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2003 / O estado de Pernambuco detém a quase totalidade das reservas de gipsita do Brasil. A exploração comercial destas reservas numa escala nacional não tem mais de três décadas. No início toda atividade comercial era basicamente exportar a matéria prima para ser beneficiada no sul do país, a um preço muito barato. A consciência de que era necessário agregar valor ao gesso, e a seus produtos derivados, fez com que as empresas do pólo gesseiro de Pernambuco, buscassem desenvolvimento tecnológico para processo e produtos. Numa tentativa de participar desse processo de desenvolvimento, a Universidade Federal de Pernambuco vem desenvolvendo vários trabalhos de pesquisa. Dentro deste contexto, e detectada a carência de tecnologia de secagem na elaboração dos produtos moldados de gesso, foi iniciado um processo de negociações e captação de recursos, que propiciaram o desenvolvimento deste trabalho, cujo objetivo foi de desenvolver um secador de laboratório que permita fazer secagem de placas planas de gesso. O secador é composto de um túnel de seção quadrada, de 40 cm de lado com 6m de comprimento, composto por seis módulos, dentre eles um módulo de entrada do ar, um para o tratamento do ar tendo um ventilador e um banco de resistência com a potência total de 8 KW, um módulo de laminação do fluxo de ar, e uma secção de testes para até cinco placas. Para levantar os dados sobre a secagem, foram colocados no corpo do secador, sensores de umidade, de temperatura e de pressão, e uma balança digital com 0,01g de precisão, cuja aquisição dos dados foram feitas por um sistema DataLogger, com um módulo de condicionamento de sinal de vinte canais. De modo a avaliar a secagem da placa, foram medidas a vazão de ar, o conteúdo de umidade, e a temperatura. Esta última foi medida em diversos níveis de profundidade no interior da placa, através de termopares, de modo a levantar um perfil de temperatura desta. Com exceção das medições supracitadas o peso da placa, a temperatura e umidade relativa do ar do ambiente externo, foram registrados ao longo do processo de secagem através de imagens do painel da balança e do higrotermógrafo digital, conforme será detalhado no capítulo 5. Os dados experimentais obtidos permitiram avaliar o comportamento de parâmetros importantes num processo de secagem, como a curva do conteúdo de umidade, a curva da taxa de secagem e, com o auxílio dos modelos matemáticos, comparar os tempos de secagem teóricos com os experimentais. O experimento possibilitou ainda, o cálculo da difusividade média do gesso, o conteúdo de umidade crítica, e a de equilíbrio. Os dados experimentais possibilitaram também a avaliação da influência do espaçamento entre as placas no tempo de secagem. Esses resultados certamente permitirão, a posteriori, uma comparação, ainda que qualitativa, com os resultados obtidos no processo de fabricação industrial