This study investigates the turbulent heat transfer and friction in a trapezoidal channel with opposite walls roughened with transverse and v-shaped ribs. The roughened channel depicts the internal cooling passage of an aerofoil near the trailing edge. The various configurations investigated for this study are smooth channel, channel with 90° transverse ribs and channel with v-shaped ribs angled at 45°. The pitch-toheight ratio (P/e), rib height-to-hydraulic diameter ratio (e/Dh) and the aspect ratio (W/e) were maintained at 12, 0.1906 and 1, respectively. The configuration was tested for Reynolds number ranging from 7,000 to 40,000. The 45° rib was found to produce the maximum heat transfer and minimum pressure loss.

Este trabalho apresenta um modelo matemático de suporte à decisão para projeto de canais com seção trapezoidal, cujo regime de escoamento seja do tipo unidimensional, fluvial e permanente, para terrenos naturais. A seção é otimizada pelo critério de custo global, composto pelos custos de implantação (motorização, escavação, aterro, revestimento) e manutenção (conservação e operação, contabilizada através da perda de energia). A determinação da seção ótima foi feita por algoritmo de programação não linear. As variáveis analisadas foram o revestimento (custo, espessura, coeficiente de Manning), a vazão, a declividade de fundo do canal, a vida útil, taxa de juros, seções topográficas (com horizontes geotécnicos), e o resultado contempla a largura de fundo e consequentemente a altura da seção. / This work presents a decision support mathematical model for design of trapezoidal sections channel, for the case of one-dimensional, subcritical, steady and open-channel flow. The section is optimized by the criterion of total cost, composed by the costs of implementation (engine, excavation, landfill, lining) and maintenance (conservation and operation, accounted for by the loss of energy). The determination of optimum section was performed by nonlinear programming algorithm. The variables analyzed were the lining (cost, thickness, Mannings coefficient), flow, the channel bottoms slope, the project lifetime, interest rates, topographic sections (including geotechnical data), and the result includes the width and consequently the height of the section.

Este trabalho apresenta um modelo matemático de suporte à decisão para projeto de canais com seção trapezoidal, cujo regime de escoamento seja do tipo unidimensional, fluvial e permanente, para terrenos naturais. A seção é otimizada pelo critério de custo global, composto pelos custos de implantação (motorização, escavação, aterro, revestimento) e manutenção (conservação e operação, contabilizada através da perda de energia). A determinação da seção ótima foi feita por algoritmo de programação não linear. As variáveis analisadas foram o revestimento (custo, espessura, coeficiente de Manning), a vazão, a declividade de fundo do canal, a vida útil, taxa de juros, seções topográficas (com horizontes geotécnicos), e o resultado contempla a largura de fundo e consequentemente a altura da seção. / This work presents a decision support mathematical model for design of trapezoidal sections channel, for the case of one-dimensional, subcritical, steady and open-channel flow. The section is optimized by the criterion of total cost, composed by the costs of implementation (engine, excavation, landfill, lining) and maintenance (conservation and operation, accounted for by the loss of energy). The determination of optimum section was performed by nonlinear programming algorithm. The variables analyzed were the lining (cost, thickness, Mannings coefficient), flow, the channel bottoms slope, the project lifetime, interest rates, topographic sections (including geotechnical data), and the result includes the width and consequently the height of the section.

A study of the hydraulic jump on a trapezoidal prismatic channel and roughened beds is presented. Extensive measurements have been made regarding the characteristics of hydraulic jumps as sequent depths, wing fluctuations, energy dissipation and jump length on artificially roughened beds for Froude numbers between 4.16 and 14.58. Three different types of prismatic roughness elements and nine different roughness patterns were installed separately on channel bottom and side walls throughout the experiments to obtain rough surfaces. Strip roughness elements were built from fiberglass sheets and implemented perpendicular to the flow direction. To avoid cavitation, roughness elements were designed in that way that the crests of the elements are not protruding into the flow. The founded properties were compared with the available data in literature and with the properties of hydraulic jump occurred on smooth bed.

Yes / Natural earth-bounded channel flows usually subject to various sidewall turbulences, i.e. in the form of secondary currents, due to non-constant channel shapes at different sections. This paper investigates an improved Shiono-Knight model (SKM) by combining it with a Multi-Zonal (MZ) method (proposed by Pu, 2019) to represent lateral flow turbulence and secondary currents in different shapes of open channel, i.e. rectangular and trapezoidal. By applying the proposed analytical model to both rectangular and trapezoidal channel flows, we have inspected different streamwise velocity characteristics across transverse direction generated by their sidewalls in order to provide crucial fundamental understanding to real-world natural flow system. The proposed model has also been validated via various experimental data conducted in national UK Flood Channel Facility (UK-FCF). It has been observed that the trapezoidal channel has created a larger sidewall zone where secondary current can affect flow velocity; however, the intensity of the secondary flow in trapezoidal channel has been found lesser than that of the rectangular channel. By improving the modelling of natural flow at sidewall, the studied approach could be adapted into different existing analytical models to improve their accuracy.

A rápida e crescente demanda por tecnologias que permitam a redução das dimensões dos transistores planares de porta única leva a uma nova era de dispositivos tensionados mecanicamente. Os transistores de múltiplas portas (MuGFET) com canal de silício e o MOSFET planar convencional com canal de germânio são alguns destes promissores dispositivos avançados a receberem o tensionamento mecânico para aumento da mobilidade dos portadores. O tensionamento mecânico uniaxial, biaxial e ambos combinados são analisados através de simulação numérica de processos e dispositivos e medidas experimentais em três técnicas de tensionamento diferentes, além da análise de medidas obtidas de dispositivos experimentais para análise do aumento da mobilidade dos portadores através da transcondutância máxima. A linha de corte 1D de cada componente do tensionamento simulado é estudado de acordo com a sua dependência com a largura, altura, comprimento do canal e materiais utilizados, assim como a influência que as componentes de tensionamento exercem sobre os parâmetros elétricos analógicos, como transcondutância, ganho intrínseco de tensão e frequência de ganho de tensão unitário. A operação dos dispositivos de silício sobre isolante (SOI Silicon On Insulator) MuGFETs de porta tripla com variações no formato da secção transversal do canal do transistor e variações no comprimento e largura da aleta é estudada em casos selecionados. Um completo estudo da distribuição do tensionamento mecânico gerado por tensionamento global e por tensionamento local é realizado em estruturas com aleta retangular e trapezoidal, juntamente com o impacto destas na mobilidade e nos parâmetros analógicos são realizados. Estruturas nMuGFET SOI com comprimento de canal mais curto alcançaram aumentos maiores de mobilidade utilizando-se o tensionamento uniaxial, enquanto que as estruturas com comprimento de canal mais longo retornaram maior mobilidade com o tensionamento biaxial, resultado da diferente efetividade de cada técnica de tensionamento em cada estrutura. Estruturas MOSFETs convencionais planares com tensionadores embutidos na fonte e dreno em canal de germânio para incremento da mobilidade também são analisadas. Simulações numéricas do processo de fabricação são realizadas e calibradas com dispositivos experimentais em transistores tipo n e tipo p, possibilitando o estudo futuro de estruturas MuGFET de germânio. / The fast and growing demand for technologies that enable the reduction of dimensions of planar single gate transistors leads to a new era of mechanically stressed devices. Multiple gate transistors (MuGFET) with silicon channel and planar bulk MOSFET with germanium channel are some of these promising advanced devices to receive the mechanical stress to increase carriers mobility. The uniaxial stress, biaxial stress and both of them combined are analyzed by process and device numerical simulations in three different strain techniques and also the analysis of experimental measurements for analysis of carriers mobility increase through maximum transconductance. The 1D cut line of each simulated stress component is studied according to their dependence on the width, height and length of the channel and the materials used, as well as the influence that stress components causes on analog electrical parameters, such as transconductance, intrinsic voltage gain and unity gain frequency. The operation of silicon-on-insulator (SOI) triple gate MuGFETs with variations in the shape of the cross section of the transistor channel and variations in the length and width of the fin is studied in selected cases. A complete study in the distribution of the mechanical stress generated by the local and global stress is performed in rectangular and trapezoidal fins and also the impact of these on mobility and analog parameters are studied. SOI nMuGFET structures with shorter channel length achieved higher mobility increases using the uniaxial stress, while structures with longer channel lengths returned higher mobility using the biaxial stress, result of the different effectiveness in each stress technique for each structure. Conventional MOSFET structures with embedded stressors in the source and drain regions with germanium channel are also analyzed. Numerical process simulations are realized and calibrated with experimental devices in both n and p type transistors, making possible the future study of MuGFET structures with germanium.

A rápida e crescente demanda por tecnologias que permitam a redução das dimensões dos transistores planares de porta única leva a uma nova era de dispositivos tensionados mecanicamente. Os transistores de múltiplas portas (MuGFET) com canal de silício e o MOSFET planar convencional com canal de germânio são alguns destes promissores dispositivos avançados a receberem o tensionamento mecânico para aumento da mobilidade dos portadores. O tensionamento mecânico uniaxial, biaxial e ambos combinados são analisados através de simulação numérica de processos e dispositivos e medidas experimentais em três técnicas de tensionamento diferentes, além da análise de medidas obtidas de dispositivos experimentais para análise do aumento da mobilidade dos portadores através da transcondutância máxima. A linha de corte 1D de cada componente do tensionamento simulado é estudado de acordo com a sua dependência com a largura, altura, comprimento do canal e materiais utilizados, assim como a influência que as componentes de tensionamento exercem sobre os parâmetros elétricos analógicos, como transcondutância, ganho intrínseco de tensão e frequência de ganho de tensão unitário. A operação dos dispositivos de silício sobre isolante (SOI Silicon On Insulator) MuGFETs de porta tripla com variações no formato da secção transversal do canal do transistor e variações no comprimento e largura da aleta é estudada em casos selecionados. Um completo estudo da distribuição do tensionamento mecânico gerado por tensionamento global e por tensionamento local é realizado em estruturas com aleta retangular e trapezoidal, juntamente com o impacto destas na mobilidade e nos parâmetros analógicos são realizados. Estruturas nMuGFET SOI com comprimento de canal mais curto alcançaram aumentos maiores de mobilidade utilizando-se o tensionamento uniaxial, enquanto que as estruturas com comprimento de canal mais longo retornaram maior mobilidade com o tensionamento biaxial, resultado da diferente efetividade de cada técnica de tensionamento em cada estrutura. Estruturas MOSFETs convencionais planares com tensionadores embutidos na fonte e dreno em canal de germânio para incremento da mobilidade também são analisadas. Simulações numéricas do processo de fabricação são realizadas e calibradas com dispositivos experimentais em transistores tipo n e tipo p, possibilitando o estudo futuro de estruturas MuGFET de germânio. / The fast and growing demand for technologies that enable the reduction of dimensions of planar single gate transistors leads to a new era of mechanically stressed devices. Multiple gate transistors (MuGFET) with silicon channel and planar bulk MOSFET with germanium channel are some of these promising advanced devices to receive the mechanical stress to increase carriers mobility. The uniaxial stress, biaxial stress and both of them combined are analyzed by process and device numerical simulations in three different strain techniques and also the analysis of experimental measurements for analysis of carriers mobility increase through maximum transconductance. The 1D cut line of each simulated stress component is studied according to their dependence on the width, height and length of the channel and the materials used, as well as the influence that stress components causes on analog electrical parameters, such as transconductance, intrinsic voltage gain and unity gain frequency. The operation of silicon-on-insulator (SOI) triple gate MuGFETs with variations in the shape of the cross section of the transistor channel and variations in the length and width of the fin is studied in selected cases. A complete study in the distribution of the mechanical stress generated by the local and global stress is performed in rectangular and trapezoidal fins and also the impact of these on mobility and analog parameters are studied. SOI nMuGFET structures with shorter channel length achieved higher mobility increases using the uniaxial stress, while structures with longer channel lengths returned higher mobility using the biaxial stress, result of the different effectiveness in each stress technique for each structure. Conventional MOSFET structures with embedded stressors in the source and drain regions with germanium channel are also analyzed. Numerical process simulations are realized and calibrated with experimental devices in both n and p type transistors, making possible the future study of MuGFET structures with germanium.