Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina. Centro Tecnologico. Inclui apendice / Made available in DSpace on 2016-01-08T14:05:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 91282.pdf: 1657178 bytes, checksum: e4ec8e9c977b1cbf333f86586e46bbf1 (MD5) Previous issue date: 1981 / As grandezas do escoamento laminar incompressível, não-newtoniano, dentro da camada limite são obtidas através da utilização de duas equações fundamentais: conservação da massa e conservação do movimento. Foi analizado o problema da placa plana e o de uma fonte de escoamento plana. Para o caso de superfícies curvas dá-se um tratamento geral e particulariza-se o problema para o do cilindro circular reto. Para o último caso são impostas as condições de sucção e deslize na interface do escoamento. É utilizado como fluido não-newtoniano, aquele que pode ser descrito pelo modelo da lei de potência; e foram determinadas grandezas importantes da camada limite para diversos índices de comportamento do escoamento, podendo ter-se uma idéia aproximada de como o escoamento é influenciado nela natureza reológica do fluído. Com as simplificações próprias da camada limite e substituindo-se a equação do modelo, obteve-se um sistema de duas equações diferenciais parciais, vinculadas a um sistema de coordenadas, adequado para cada problema em estudo. A equação do movimento torna-se altamente não linear, o que dificulta uma solução analítica; sendo assim, contorna-se o problema linearizando-se o modelo numérico associado. O método de diferença finita utilizado e um metodo implicito, obtendo-se uma matriz de característica tridiagonal o que vem a facilitar a solução numérica.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina. Centro de Ciencias Fisicas e Matematicas / Made available in DSpace on 2016-01-08T17:07:15Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 1991 / Neste trabalho estudamos a formação de camadas de nitretos de ferro a baixas temperaturas, 600 - 700K, por espectroscopia Mössbauer. Estas camadas foram obtidas por, basicamente, dois diferentes processos: nitretação iônica e nitretação em fluxo de amônia. Realizamos um estudo preliminar sobre nitretação em pós-descarga, utilizando tanto descarga em cátodo oco quanto excitação por micro-onda, bem como também descrevemos a montagem destas câmaras. A análise das amostras nitretadas foi feita por CEMS e CXMS, auxiliada por microscopia óptica, sendo que os detectores CEMS e CXMS foram por nós construídos. Efetuamos também um breve estudo destes detectores, testando tanto a acetona quanto a mistura 90% He- + 10%CH4 como gases de detecção para o uso de CEMS. As análises superficiais das amostras demonstraram que, nas nitretações pelo processo de amônia gás, a camada nitretada começa pela formação superficial de um nitreto rico em nitrogênio.Por evolução térmica, este nitreto promove a difusão do nitrogênio e a formação de outros nitretos mais estáveis. Já para nitretações pelo processo de nitretação iônica obtivemos inversões nos rendimentos para nitretações a baixas temperaturas. Evidências experimentais indicam que o processo de formação da camada nitretada por nitretação iônica deve-se à competição de diferentes mecanismos, tais como os propostos por Tibbetts, Petitjean e Edenhofer.

Neste trabalho é apresentado uma solução analítica para a equação de Langevin tridimensional e estocastica aplicada na dispersão de poluentes na atmosfera considerando as seguintes funções densidade probabilidade (PDF): Gaussiana, Bi-Gaussiana e Gram- Charlier. A solução é obtida usando o Método de Decomposição Adomian (ADM), que é um método para resolver equações diferenciais não-lineares sem linearização. O método de decomposição consiste na expansão da solução em série de funções e o termo não-linear em série de polinômios definidos por Adomian. Substituindo estas expansões na equação µa ser resolvida, é construído um sistema linear recursivo, que é então resolvido de maneira analítica. Também é apresentado um estudo de estabilidade baseado na teoria de Lyapunov, bem como é introduzido um novo índice estatístico para a validação do modelo. Os resultados obtidos por esta metodologia são comparados com os dados do experimento de Copenhagen, bem como com os resultados obtidos a partir de outros modelos Lagrangeanos: Ito, ILS e a solução analítica. Na comparação com os dados experimentais obtidos pelo modelo proposto e o método ILS foram o que apresentaram os melhores resultados. / This work presents an analytical solution of the three-dimensional stochastic Langevin equation and applied to the dispersion of pollutants in the atmosphere considering the fol- lowing probability density functions (PDF): Gaussian, Bi-Gaussian and Gram-Charlier. A solution is obtained using the Adomian Decomposition Method (ADM), which is a method for solving non-linear di®erential equations without the use of linearization. The decompo- sition method consists in expanding the solution in a series of fuction and the non-linear term in a series de¯ned by Adomian polynomials. Upon substitution of these expansions in the equation to be solved, one may built a linear recursive system which is then solved analytically. Further, a study of convergence stability based on Lyapunov theory is presented and a new statistical index for model validation is introduced. The results obtained by this method are compared with the experimental data from Copenhagen, as well as the results obtained from other Lagrangian models: Ito, ILS and an analytical solution. In comparison with the experimental data the proposed model and the ILS method showed the best results.

Resumo

Neste trabalho, a partir de dados rotineiramente medidos em estações meteorológicas de superfície, estimamos os parâmetros de escala da Camada Limite Planetária (CLP) do experimento OLAD (Over Land Atmospheric Dispersion). Esses parâmetros são muito importantes no processo de dispersão, especialmente no cálculo das parametrizações para os modelos de dispersão atmosférica. Simular o processo de dispersão de poluentes na atmosfera sob a condição de vento fraco é uma tarefa difícil. Nesse sentido, realizamos a implementação e avaliação de um modelo de partícula lagrangeano semi-analítico, denominado ILS-LW (Iterative Langevin Solution for Low Wind) para investigar o processo de dispersão atmosférica em situações de vento fraco. A avaliação foi feita mediante comparação entre os resultados das simulações numéricas e os dados de concentração obtidos no experimento OLAD. Os dados experimentais foram coletados em um sítio experimental localizado no West Desert Test Center (WDTC), Utah, nos Estados Unidos, com a colaboração do exército americano e supervisões do National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) e Air Resources Laboratory Field Research Division (ARLFRD), em setembro de 1997. Concluímos que o modelo ILS-LW reproduz satisfatoriamente o conjunto de dados testado. / In this work, we present estimates for Boundary Layer Planetary's scaling parameters for the data obtained by superficial meteorological stations of the Over Land Atmospheric Dispersion (OLAD) experimento These parameters are very important, specially for the estimate of parametrizations for the atmospheric dispersion models. The simulation of the atmospheric pollutant dispersion under low wind speed is not a trivial task. We have tested and evaluated a semi-analytic model with lagrangean particles, that we refer to as the Iterative Langevin Solution for Low Wind (ILS-LW), in order to investigate the atmospheric dispersion process in low wind speed conditions. The evaluation was done by comparing the results generated by the numerical simulations and the concentration dataset from OLAD experimento The experimental data were obtained on an experimental site at the West Desert Test Center (WDTC), Utah, USA, under colaboration ofthe american army and supervision by the National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) and Air Resources Laboratory Field Research Division (ARLFRD) in September, 1997. We conclude that the model ILS-LW reproduces reasonably the tested data.

Nessa dissertação apresenta-se o desenvolvimento de um modelo espectral para o decaimento da turbulência na Camada Limite Convectiva (CLC). A equação dinâmica para o espectro de energia é obtida a partir das equações de Navier-Stokes [Rinze, 1975J, na qual o termo de produção de energia por efeito mecânico foi desprezado. Durante o período de transição dia-noite foi considerado que o fluxo de calor da superfície é interrompido instântaneamente, o que permite desconsiderar o termo de produção ou perda de energia por efeito térmico. Para parametrizar o termo de transferência de energia cinética, para um fluxo turbulento e isotrópico, foi utilizado o modelo de Heisenberg, que descreve o decaimento da turbulência como um processo em que os turbilhões de um certo tamanho transferem energia por efeito de uma viscosidade cinemática turbulenta, aos turbilhões menores através de interações em cascata. Para resolver a equação diferencial não linear, que descreve o decaimento da turbulência na Camada Limite Convectiva (CLC), fixa-se o parâmetro "z" e considera-se que o espectro de energia pode ser dividido como um produto de duas funções. Neste trabalho, foi utilizado o modelo de Kristensen [1989] para obter o espectro inicial tridimensional.Foi calculada a componente vertical do coeficiente difusão, considerando o espectro vertical, que foi obtido usando-se uma função peso, a qual informa a contribuição de cada componente na formação do espectro tridimensional. Finalmente, os resultados obtidos no trabalho foram confrontados com os dados de LES - Large Eddy Simulation [Nieuwstadt e Brost, 1986] existentes na literatura. / This work presents the development of a spectral model for the decay of turbulence in the Convective Boundary Layer (CBL). The dynamic equation for the energy spectrum is obtained from the Navier-Stokes equations [Hinze, 1975J, in which the term of energy production by mechanical effect was disregarded. During the period of transition from day to night it was considered that the flow of heat from the surface is instantaneously interrupted, which aIlowed the dismissal of the term of production or loss of energy instantaneously. For the purpose of parameters for the kinetic energy term of transference in a turbulent isotropic flow, the Heisenberg model was used, which describes the decay of turbulence as a process in which certain sized eddy transfer energy to smaIler eddy by means of turbulent kinetic viscosity through cascading interactions. For the purpose of solving the non-linear differential equation describing the decay of turbulence in the Convective Boundary Layer (CBL), we established the "z" parameter and considered that the energy spectrum can be divided as a product of two functions. This paper uses the Kristensen model [1989] for obtaining the initial tridimensional spectrum. The vertical component of the diffusion coefficient was calculated considering the vertical spectrum, which in turn was obtained by means of a weight function, which informs the contribution of each component in the whole of the tridimensional spectrum.FinaIly, the results obtained were confronted with the LES - Large Eddy Simulation [Nieuwstadt e Brost, 1986] existing in literature, for validation.

No presente trabalho foi desenvolvido um modelo para o decaimento da energia cinética turbulenta em uma camada limite planetária convectiva. O ponto de partida foi a equação de balanço para a função espectro de energia cinética turbulenta. Para parametrizar o termo de tranferência inercial foi considerado que a energia é transferida de grandes para pequenos turbilhões até a escala de Kolmogorov, onde a energia é dissipada na forma de calor. O termo de fonte ou perda de energia cinética por efeito térmico foi parametrizado considerando que se pode escrevê-lo como o produto de duas funções, onde o decaimento no tempo pode ser expresso por uma função cosseno. O termo de produção de turbulência por efeito mecânico foi parametrizado a partir de análise dimensional e considerando-se a teoria de similaridade de Monin-Obukov. Foi observado que a função espectro de energia decai de forma mais lenta quando se considera a fonte de turbulência mecânica do que quando predomina a turbulência gerada por convecção. A energia cinética turbulenta obtida pelo modelo proposto foi comparada com resultados de LES (Large Eddy Simulation). / In this present work a model for decline of the turbulent kinetic energy in the Convective Boundary Layer was developed. The starting point was the budget equation of the turbulent kinetic energy spectrum. To parametrize the term of inertial transfer, it was considered that the energy is transferred of great to small eddies until the scale of Kolmogorov, where the energy is dissipated in the heat form. In the buoyancy effect term was considered that it can written as the commodity of two functions, where the decline in the time can be express as a cosine function. The turbulence production term generated by shear of the wind (mechanics turbulence) was parametrized from the dimensional analysis and considering it the theory of the similarity of Monin-Obukhov. It was observed that the energy spectrum function to decays slower when is considered the mechanic source of what when predominates the turbulence generated by convection. The turbulent kinetic energy gotten by considered model was compared with results of LES (Large Eddy Simulation).

Neste trabalho é apresentado uma solução analítica para a equação de Langevin tridimensional e estocastica aplicada na dispersão de poluentes na atmosfera considerando as seguintes funções densidade probabilidade (PDF): Gaussiana, Bi-Gaussiana e Gram- Charlier. A solução é obtida usando o Método de Decomposição Adomian (ADM), que é um método para resolver equações diferenciais não-lineares sem linearização. O método de decomposição consiste na expansão da solução em série de funções e o termo não-linear em série de polinômios definidos por Adomian. Substituindo estas expansões na equação µa ser resolvida, é construído um sistema linear recursivo, que é então resolvido de maneira analítica. Também é apresentado um estudo de estabilidade baseado na teoria de Lyapunov, bem como é introduzido um novo índice estatístico para a validação do modelo. Os resultados obtidos por esta metodologia são comparados com os dados do experimento de Copenhagen, bem como com os resultados obtidos a partir de outros modelos Lagrangeanos: Ito, ILS e a solução analítica. Na comparação com os dados experimentais obtidos pelo modelo proposto e o método ILS foram o que apresentaram os melhores resultados. / This work presents an analytical solution of the three-dimensional stochastic Langevin equation and applied to the dispersion of pollutants in the atmosphere considering the fol- lowing probability density functions (PDF): Gaussian, Bi-Gaussian and Gram-Charlier. A solution is obtained using the Adomian Decomposition Method (ADM), which is a method for solving non-linear di®erential equations without the use of linearization. The decompo- sition method consists in expanding the solution in a series of fuction and the non-linear term in a series de¯ned by Adomian polynomials. Upon substitution of these expansions in the equation to be solved, one may built a linear recursive system which is then solved analytically. Further, a study of convergence stability based on Lyapunov theory is presented and a new statistical index for model validation is introduced. The results obtained by this method are compared with the experimental data from Copenhagen, as well as the results obtained from other Lagrangian models: Ito, ILS and an analytical solution. In comparison with the experimental data the proposed model and the ILS method showed the best results.

Orientador : Prof. Nelson Luís da Costa Dias / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. Defesa: Curitiba, 15/03/2016 / Inclui referências : f. 84-90 / Resumo: Uma das ferramentas mais importantes da micrometeorologia é a Teoria de Similaridade de Monin-Obukhov (TSMO), cujas funções adimensionais descrevem a relação entre a concentração média dos escalares e os fluxos turbulentos na Camada Superficial da atmosfera. No entanto, a TSMO sofre muitas limitações dentro da Subcamada Rugosa, uma vez que suas funções universais não se aplicam nesta região, dificultando a tarefa de estimar fluxos turbulentos sobre florestas. Neste sentido, o presente estudo teve por objetivo realizar uma análise experimental em escalares (temperatura, dióxido de carbono e vapor d'água) medidos nos níveis de 39,4 e 81,6 m sobre uma floresta Amazônica (altura média de 40 m). Inicialmente o coeficiente de assimetria da velocidade vertical indicou que a Subcamada Rugosa exerce influência no escoamento sobre os dois níveis; na sequência, o desvio-padrão adimensional exibiu maior dispersão para os escalares do que para a velocidade vertical, que se adequou melhor à teoria. Menor grau de dispersão foi verificado para as funções de Monin-Obukhov classificadas de acordo com o ângulo solar zenital (Z), no qual verificou-se boa concordância com a TSMO em ângulos entre 0 e 20°. Conjectura-se que isso esteja relacionado à incidência solar e a "ativação/desativação" conjunta das fontes e sumidouros. Por fim, o Método Relaxado de Acumulação de Vórtices foi empregado, e os coeficientes de relaxamento para os três escalares mantiveram-se dentro da faixa indicada na literatura (0,51 - 0,62); além disso, mostraram-se maiores em 81,6 m do que em 39,4 m. Quando separados por ângulo zenital, novamente os resultados foram melhores na faixa 0_ < |Z| < 20_. De forma geral, a validade do desvio-padrão adimensional em ângulos zenitais pequenos foi o resultado mais proeminente desta análise, pois indica a possibilidade de calcular fluxos turbulentos via funções de Monin-Obukhov sobre florestas pelo menos nestes momentos do dia. Palavras-chave: Teoria de Similaridade de Monin-Obukhov, Subcamada Rugosa, Método Relaxado de Acumulação de Vórtices. / Abstract: One of the most important tools in micrometeorology is the Monin-Obukhov Similarity Theory (MOST), whose dimensionless functions describe the relationship between scalars' mean concentration and flux in the atmospheric surface layer. However, these functions are not valid in the canopy roughness sublayer region, making it difficult to estimate scalar fluxes above forests from concentration measurements. In this regard, the main goal of this study is to perform a similarity analysis of scalars (temperature, carbon dioxide and water vapor) measured at 39.4 and 81.6 m above the Amazon forest, in a region with mean canopy height of 40 m. The results of the vertical velocity skewness suggested that both heights are within the roughness sublayer. The nondimensional standard deviation showed more scattering for scalars than for vertical velocity, which follows the theory. Less scatter was found for the Monin-Obukhov functions classified by solar zenith angle (Z), where good accordance between MOST and Z was verified for angles between 0 and 20°. We conjecture that this is related to the low solar incidence and the combined "activation/deactivation" of sources and sinks . Finally, for the Relaxed Eddy Accumulation, the relaxation coefficients were found to be within the range indicated in the literature (0.51 - 0.62), and to be larger for 81.6 m than for 39.4 m. When classified by zenith angle, better results were found in the range 0_ < |Z| < 20_. In general, the nondimensional standard deviation validity for low zenith angles was the most prominent result in this research, because it allows us to calculate turbulent fluxes above forests using the universal functions at least in these moments of the day. Keywords: Monin-Obukhov Similarity Theory, Roughness Sublayer, Relaxed Eddy Accumulation.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:28:02Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-03-18Bitstream added on 2014-06-13T20:36:50Z : No. of bitstreams: 1 fontanari_la_me_arafo.pdf: 1048250 bytes, checksum: a30d89a53a7dc0062a5544433078f318 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O fator etiológico principal da doença periodontal é a placa bacteriana e a raspagem e o alisamento radicular é o tratamento utilizado para removê-lo, mas, além de não promover total descontaminação forma smear layer que pode funcionar com uma barreira física ao restabelecimento de uma nova inserção conjuntiva, atrasando ou até impedindo a regeneração dos tecidos periodontais. O condicionamento radicular com diferentes agentes químicos visa remover a smear layer e expor fibras colágenas da superfície radicular promovendo uma descontaminação adicional à raiz, favorecendo o processo de reparação do periodonto. Apesar de alguns estudos in vitro apresentarem resultados favoráveis à realização do condicionamento radicular, estudos in vivo apresentam resultados controversos. Estes resultados conflitantes podem ser atribuídos a diversos fatores e provavelmente o grau de hipermineralização do dente seja um dos mais importantes fatores. Assim, este estudo avaliou o condicionamento radicular com diferentes agentes (ácido cítrico 25% e 1%, EDTA 24%, cloridrato de tetraciclina 50mg/ml e solução salina) em espécimes de dentes com cálculo visível (expostos à placa bacteriana) e dentes inclusos (não expostos à placa bacteriana). Após tramitação laboratorial de rotina os espécimes foram fotografados em microscopia eletrônica de varredura. Um examinador treinado, calibrado e cego avaliou as fotomicrografias obtidas utilizando o Índice de Remoção de Smear Layer. A análise estatística (teste Mann Whitney) foi realizada comparando-se a freqüência dos escores obtidos, e mostrou que houve uma tendência a dentes não expostos à placa bacteriana apresentarem 15 maior facilidade de remoção de smear layer (desmineralização), quando comparados a dentes expostos à placa bacteriana / The main etiological factor of periodontal disease is dental plaque and scaling, and root planning is the treatment used to remove it. This treatment doesn’t promote total decontamination and it forms smear layer which can work as a physical barrier to establish a new connective insertion, delaying or even preventing the regeneration of periodontal tissues. The root conditioning with different chemical agents aims to remove the smear layer and expose collagen fibers on the root surface promoting additional root decontamination, thus resulting in the periodontal repair. Although some in vitro studies produce favorable results to perform of root conditioning, in vivo studies are controversial. These conflicting results may be attributed to several factors and the degree of tooth hypermineralization is probably one of the most important factors. Thus, this study examined the root conditioning with different agents (25% and 1% citric acid, 24% EDTA, 50 mg/ml tetracycline hydrochloride and saline solution) in tooth specimens with visible calculus (exposed to dental plaque) and impacted teeth (not exposed to plaque). After routine laboratory performance, specimens were photographed in scanning electron microscopy. A trained examiner, blinded and calibrated, evaluated the photomicrographs by the Index of smear layer removal. Statistical analysis (Mann Whitney test) was performed to compare the score frequency, and showed that teeth not exposed to dental plaque presented easier of smear layer removal (demineralization) when compared to teeth exposed to dental plaque