Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Em engenharia, a modelagem computacional desempenha um papel importante na concepção de produtos e no desenvolvimento de técnicas de atenuação de ruído. Nesse contexto, esta tese investiga a intensidade acústica gerada pela radiação sonora de superfícies vibrantes. De modo específico, a pesquisa enfoca a identificação das regiões de uma fonte sonora que contribuem efetivamente para potência sonora radiada para o campo afastado, quando a frequência de excitação ocorre abaixo da frequência crítica de coincidência. São descritas as fundamentações teóricas de duas diferentes abordagens. A primeira delas, denominada intensidade supersônica (analítica) é calculada via transformadas de Fourier para fontes sonoras com geometrias separáveis. A segunda, denominada intensidade útil (numérica) é calculada através do método dos elementos de contorno clássico para fontes com geometrias arbitrárias. Em ambas, a identificação das regiões é feita pela filtragem das ondas não propagantes (evanescentes). O trabalho está centrado em duas propostas, a saber. A primeira delas, é a apresentação implementação e análise de uma nova técnica numérica para o cálculo da grandeza intensidade útil. Essa técnica constitui uma variante do método dos elementos de contorno (MEC), tendo como base o fato de as aproximações para as variáveis acústicas pressão e velocidade normal serem tomadas como constantes em cada elemento. E também no modo peculiar de obter a velocidade constante através da média de um certo número de velocidades interiores a cada elemento. Por esse motivo, a técnica recebe o nome de método de elemento de contorno com velocidade média (AVBEMAverage Velocity Boundary Element Method). A segunda, é a obtenção da solução forma fechada do campo de velocidade normal para placas retangulares com oito diferentes combinações de condições contorno clássicas. Então, a intensidade supersônica é estimada e comparada à intensidade acústica. Nos ensaios numéricos, a comparação da intensidade útil obtida via MEC clássico e via AVBEM é mostrada para ilustrar a eficiência computacional da técnica aqui proposta, que traz como benefício adicional o fato de poder ser utilizada uma malha menos refinada para as simulações e, consequentemente, economia significativa de recursos computacionais. / In engineering computational modeling plays an important role in product design and development techniques for noise attenuation. In such context, this thesis investigates the acoustic intensity generated by sound radiation from vibrating surfaces. Specifically, the research focuses on the identification that effectively contribute to the radiated sound power into the far-field, especially when the driven frequency occurs below the critical coincidence frequency. The theoretical formulations of two different approaches are described. The first one, called supersonic intensity (analytical) is calculated via Fourier transforms for noise sources with separable geometries. The second, called useful intensity (numerical) is calculated by the method of boundary elements to classic fonts with arbitrary geometries. In both, the identification of regions is done by filtering the non propagating waves (evanescent). The work is focused on the presentation, implementation and analysis of a new numerical technique for calculating the magnitude useful intensity. This technique is a variant of the method-boundary element (BEM), based on the fact that the approximations for the acoustic pressure and normal speed variables are taken as constant in each element. Also in particular way to obtain constant speed by mean of a number of speeds interior of each element. For this reason, the technique is called the Average Velocity Boundary Element Method . The closed form solution of the normal velocity field for rectangular plates in eight cases with distinct combinations of classical boundary conditions is also obtained. Then, the supersonic intensity is estimated and compared to the acoustic intensity. Numerical experiments are performed comparing to the useful intensity via the conventional BEM with theAVBEM in order to illustrate the positive computational features of the method. The numerical results indicate that the proposed method is much more computationally effcient than its standard BEM counterpart, it enabling the use of a coarser mesh.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Um código computacional para escoamentos bifásicos incorporando metodologia híbrida entre oMétodo dos Elementos Finitos e a descrição Lagrangeana-Euleriana Arbitrária do movimento é usado para simular a dinâmica de um jato transversal de gotas na zona primária de quebra. Os corpos dispersos são descritos por meio de um método do tipo front-tracking que produz interfaces de espessura zero através de malhas formadas pela união de elementos adjacentes em ambas as fases e de técnicas de refinamento adaptativo. Condições de contorno periódicas são implementadas de modo variacionalmente consistente para todos os campos envolvidos nas simulações apresentadas e uma versão modificada do campo de pressão é adicionada à formulação do tipo um-fluido usada na equação da quantidade de movimento linear. Simulações numéricas diretas em três dimensões são executadas para diferentes configurações de líquidos imiscí veis compatíveis com resultados experimentais encontrados na literatura. Análises da hidrodinâmica do jato transversal de gotas nessas configurações considerando trajetórias, variação de formato de gota, espectro de pequenas perturbações, além de aspectos complementares relativos à qualidade de malha são apresentados e discutidos. / A two-phase flow computational code taking a hybrid Arbitrary Lagrangian-Eulerian desciption of movement along with the Finite Element Method is used to simulate the dynamics of an incompressible drop jet in crossflow in the primary breakup zone. Dispersed entities are described by means of a front-tracking method which produces zero-thickness interfaces through contiguous element meshing and adaptive refinement techniques. Periodic boundary conditions are implemented in a variationally consistent way for all the scalar fields involved in the presented simulations and amodified version of the pressure field is added to the one-fluid formulation employed in the momentum equation. Three-dimensional direct numerical simulations for different flow configurations of immiscible liquids pertinent to experimental results found in literature. Analyses of the hydrodynamics of the drop jet in crossflow in these configurations considering trajectories, drop shape variations, spectrum of small disturbances, besides additional aspects relating to mesh quality are presented and discussed.

Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Como eventos de fissão induzida por nêutrons não ocorrem nas regiões nãomultiplicativas de reatores nucleares, e.g., moderador, refletor, e meios estruturais, essas regiões não geram potência e a eficiência computacional dos cálculos globais de reatores nucleares pode portanto ser aumentada eliminando os cálculos numéricos explícitos no interior das regiões não-multiplicativas em torno do núcleo ativo. É discutida nesta dissertação a eficiência computacional de condições de contorno aproximadas tipo albedo na formulação de ordenadas discretas (SN) para problemas de autovalor a dois grupos de energia em geometria bidimensional cartesiana. Albedo, palavra de origem latina para alvura, foi originalmente definido como a fração da luz incidente que é refletida difusamente por uma superfície. Esta palavra latina permaneceu como o termo científico usual em astronomia e nesta dissertação este conceito é estendido para reflexão de nêutrons. Este albedo SN nãoconvencional substitui aproximadamente a região refletora em torno do núcleo ativo do reator, pois os termos de fuga transversal são desprezados no interior do refletor. Se o problema, em particular, não possui termos de fuga transversal, i.e., trata-se de um problema unidimensional, então as condições de contorno albedo, como propostas nesta dissertação, são exatas. Por eficiência computacional entende-se analisar a precisão dos resultados numéricos em comparação com o tempo de execução computacional de cada simulação de um dado problema-modelo. Resultados numéricos para dois problemas-modelo com de simetria são considerados para ilustrar esta análise de eficiência. / As neutron fission events do not take place in the non-multiplying regions of nuclear reactors, e.g., moderator, reflector, and structural core, these regions do not generate power and the computational efficiency of nuclear reactor global calculations can hence be improved by eliminating the explicit numerical calculations within the non-multiplying regions around the active domain. Discussed here is the computational efficiency of approximate discrete ordinates (SN) albedo boundary conditions for two-energy group eigenvalue problems in X,Y geometry. Albedo, the Latin word for whiteness, was originally defined as the fraction of incident light reflected diffusely by a surface. This Latin word has remained the usual scientific term in astronomy and in this dissertation this concept is extended for the reflection of neutrons. The non-standard SN albedo substitutes approximately the reflector region around the active domain, as we neglect the transverse leakage terms within the nonmultiplying reflector. Should the problem have no transverse leakage terms, i.e., onedimensional slab geometry, then the offered albedo boundary conditions are exact. By computational efficiency we mean analyzing the accuracy of the numerical results versus the CPU execution time of each run for a given model problem. Numerical results to two symmetric test problems are shown to illustrate this efficiency analysis.

This work aims at developing computational models capable of furnishing more realistic and less costly computationally for the problem of electrokinetic remediation of polluted clayey soils. Innovative results are obtained by improving the multiscale models previously developed by Lima and co-workers through the construction of perturbations of the local microscopic problems in conjuction with more realistic boundary conditions at the electrodes and with the development of precise estimates for the assymptotic behavior of the macroscopic solution. Considering the aliance of such techniques within the framework of the homogenization method of periodic structures we discretize the macroscopic model by the finite element method numerical simulations of an electroosmose experiment capable of predicting more realistic scenarios of electrokinetic remediation. / Este trabalho objetiva o desenvolvimento de modelos computacionais capazes de construir simulações numéricas mais realistas e menos custosas computacionalmente para o problema de descontaminação de solos argilosos por técnicas de eletrocinética. Resultados inovadores são obtidos aprimorando-se os modelos multi-escala desenvolvidos anteriormente por Lima e colaboradores via construção de soluções perturbativas dos problemas locais microscópicos aliada à condições de contorno mais realistas nos eletrodos e ao desenvolvimento de estimativas precisas para o comportamento assintótico da solução macroscópica. Por intermédio da conjunção destas técnicas imersas no contexto da teoria de homogeneização de estruturas periódicas discretizamos o modelo macroscópico pelo método dos elementos finitos e construimos simulações numéricas de um experimento de eletroosmose capazes de predizer cenários mais realistas em eletrorremediação de solos.

Submitted by Viviane Lima da Cunha (viviane@biblioteca.ufpb.br) on 2017-07-18T12:41:11Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2094299 bytes, checksum: 783d6f9949086fb75e4a51fc3adbd48a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-18T12:41:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2094299 bytes, checksum: 783d6f9949086fb75e4a51fc3adbd48a (MD5) Previous issue date: 2016-04-22 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In this work, new solutions based on the Boundary Element Method (BEM) are established for the linear analysis of bending and stability problems of Reddy-Bickford beams. All mathematical steps to write the BEM representation are properly presented: transformation of governing differential equations into equivalent integral equations, deduction of fundamental solutions, formation and solution of algebraic representation.In addition, elastic foundations (winkler and pasternak’s types) attached to Reddy-Bickford beams are solved by BEM as well. It is also addressed a convenient strategy for discontinuities in the area such as abrupt change in geometry of the cross section (stepped beam), intermediate axial load, intermediate supports (continuous beam). Numerical examples incorporating various types of discontinuities and boundary conditions in the field are presented to validate the solutions proposed BEM. / Neste trabalho, novas soluções, baseadas no Método dos Elementos de Contorno (MEC), são estabelecidas para a análise linear de problemas de flexão e estabilidade de barras de Bickford-Reddy. Todos os passos matemáticos para estabelecer a representação do MEC são apresentados: transformações das equações diferenciais governantes em equações integrais equivalentes, dedução das soluções fundamentais, obtenção e solução do sistema alébrico. Além disso, fundações elásticas (Winkler e Pasternak) em barras de Bickford-Reddy também são analisados pelo MEC. É também abordada uma conveniente estratégia para de discontinuidades no domínio tais como: mudança abrupta de geometria da seção transversal (viga escalonada), carga axial intermediária, apoios rígidos no domínio (viga contínua). Exemplos numéricos incorporando vários tipos de condições de contorno e discontinuidades no domínio são apresentadas para validar as soluções do MEC propostas.

Made available in DSpace on 2016-12-08T15:50:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PGMS11DA003.pdf: 2953340 bytes, checksum: bbaae7a8b0e4fdd162058cd82f79cea9 (MD5) Previous issue date: 2011-08-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Under conservation soil tillage, the effectiveness of crop residues in reducing water erosion decrease if the mulch is transported by runoff and/or if the runoff furrows the soil. This phenomenon is called mulch failure, characterizing the critical slope length, i.e., the distance on the ground from which the flood gains sufficient shear stress to overcome the resistance to transport the mulch and/or the resistance of the soil to furrow. The objectives of this study were to define critical slope lengths and critical shear stress in two sowing directions under different types and doses of crop residues, in no-till. The field work was conducted from May 2009 to May 2011, on a Nitosol (Alfisol) in Santa Catarina, Brazil, in experimental units with dimensions of 3.5 x 11 m, and mean slope of 0.144 m m-1. Sowing directions transverse (contour) and parallel (up-and-down) to the slope were tested using maize (Zea mays), wheat (Triticum aestivum) and soybean (Glycine max) mulches at doses of 50 and 100% of the total residue produced. During the research, simulated rainfall tests were performed using a rotating-boom rainfall simulator, with rain intensity of 65 mm h-1 and 90 min of duration, which was time required to achieve the constant runoff rate. At the end of 90 min of rain, without disconnecting the rainfall simulator were applied increasing levels of extra flow of clean water at the upper part of the plots, simulating additional runoff from longer slopes. The mulch failure was evaluated based on the theory of erosion, using the relationship between erosion rate (Dp) x runoff rate (qm), sediment concentration in runoff (C) x runoff rate (qm) and runoff velocity (V) x runoff rate (qm). Moreover, the mulch failure was observed visually when it occurred. In all treatments were found the critical slope lengths, and, in general, contour sowing and higher dose of crop residues increased the critical slope length and critical shear stress in relation to the up-and-down sowing and the lowest crop residue dose, respectively. Such lengths and critical stress ranged from 35 to 155 m and 1.9 to 7.4 N m-2, respectively. The theory of erosion, the point of failure was identified jointly analyzing the relationships Dp x qm and C x qm. The relationship V x qm was not a good indicator of failure. The visual failure could be identified for maize and soybean residues, while for wheat it was not clearly distinct / Nos preparos conservacionistas de solo, a eficácia dos resíduos culturais na redução da erosão hídrica diminui se os resíduos forem transportados pela enxurrada e/ou se a enxurrada sulcar o solo. A esse fenômeno se denomina falha dos resíduos, caracterizando a existência de comprimento crítico de declive, ou seja, a distância no terreno a partir da qual a enxurrada adquire tensão cisalhante suficiente para superar a resistência do resíduo ao transporte e/ou a resistência do solo ao sulcamento. Os objetivos do trabalho foram definir comprimentos críticos de declive e a tensão crítica de cisalhamento em duas direções de semeadura direta, sob diferentes tipos e doses de resíduos culturais. O trabalho foi desenvolvido em campo, entre maio de 2009 e maio de 2011, sobre um Nitossolo Bruno aluminoférrico húmico, em São José do Cerrito (SC), usando unidades experimentais com dimensões de 3,5 x 11 m, com declividade média de 0,144 m m-1. Foram testadas as formas de execução de semeadura direta no sentido transversal (em contorno) e paralelo ao declive (na pendente), sobre os resíduos culturais de milho (Zea mays), trigo (Triticum aestivum) e soja (Glycine max), nas doses de 50% e 100% do total produzido para cada um deles. Foram realizados testes de chuva simulada com o uso de simulador de chuva de braços rotativos, na intensidade de chuva planejada de 65 mm h-1 e, com duração de 90 min cada um, tempo este necessário para se obter a taxa constante de enxurrada. Ao final dos 90 min de chuva, sem desligar o aparelho simulador de chuva, foram aplicados níveis crescentes de fluxo extra de água limpa na cabeceira das parcelas, simulando a enxurrada provinda de declives mais longos. Para identificação da falha dos resíduos, usou-se teoria de erosão, efetuando as relações entre taxa de erosão (Dp) x taxa de enxurrada (qm), concentração de sedimentos na enxurrada (C) x taxa de enxurrada (qm) e velocidade da enxurrada (V) x taxa de enxurrada (qm). Em adição, a falha dos resíduos foi avaliada visualmente. Detectou-se comprimento crítico de declive em todos os tratamentos, sendo que, de modo geral, a semeadura direta em contorno e a dose maior dos resíduos de milho, trigo e soja aumentaram o comprimento crítico e a tensão crítica de cisalhamento, em relação à semeadura direta na direção da pendente e à menor dose de resíduos, respectivamente. Tais comprimentos e tensões críticas variaram de 35 a 155 m e 1,9 a 7,4 N m-2, respectivamente. Da teoria de erosão, o ponto de falha foi melhor identificado analisando conjuntamente as relações Dp x qm e C x qm. A relação V x qm não foi um bom indicador da falha. A observação visual em campo indicou falha real dos resíduos de milho e soja, enquanto que para o de trigo, não houve clareza

Submitted by LUIS HENRIQUE DE REZENDE CROZARIOL null (luiscrozariol@gmail.com) on 2017-09-26T22:06:47Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Luis 26-09.pdf: 3642072 bytes, checksum: 6bd5d174cfe596f9dc2def41f1270185 (MD5) / Approved for entry into archive by Monique Sasaki (sayumi_sasaki@hotmail.com) on 2017-09-28T13:33:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 crozariol_lhr_me_ilha.pdf: 3642072 bytes, checksum: 6bd5d174cfe596f9dc2def41f1270185 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-28T13:33:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 crozariol_lhr_me_ilha.pdf: 3642072 bytes, checksum: 6bd5d174cfe596f9dc2def41f1270185 (MD5) Previous issue date: 2017-07-31 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Neste trabalho é apresentada uma formulação do MEC (Método dos Elementos de Contorno) considerando-se não-linearidade física para analisar microestruturas de materiais heterogêneos no contexto da análise em multi-escala. A microestrutura, também denominada como EVR (Elemento de Volume Representativo), é modelada como uma chapa em sub-regiões onde vazios ou inclusões podem ser considerados dentro da matriz, sendo diferentes propriedades elásticas e modelos constitutivos definidos para cada sub-região. A equação integral para o deslocamento é obtida a partir do Teorema de Betti, onde para considerar o fenômeno dissipativo, um campo de esforços iniciais é considerado. A equação algébrica da chapa é obtida após a discretização do contorno externo e interface em elementos e do domínio das subregiões em células. Na análise multi-escala cada ponto da estrutura (macrocontínuo) é representado por um EVR, onde o comportamento do material não é definido por um modelo constitutivo, mas através da solução do problema de equilíbrio do EVR quando sujeito à deformação referente ao ponto do macrocontínuo. O problema de equilíbrio do EVR é definido em termos da flutuação dos deslocamentos, sendo o mesmo satisfeito quando seu campo de forças se encontra em equilíbrio. Após a solução do EVR, os deslocamentos no contorno e as forças dissipativas são atualizados e as forças de superfície sobre o contorno recalculadas para se obter a tensão homogeneizada. O custo computacional obtido com a presente formulação é menor que aquele referente ao modelo desenvolvido pelo Método dos Elementos Finitos, sendo a resposta homogeneizada do EVR comparada ao modelo de elementos finitos a fim de validar a formulação apresentada nesse trabalho. / A BEM formulation, considering dissipative phenomena, to analyze microstructures of heterogeneous materials in the context of multi-scale analysis is presented. The microstructure, also denoted as RVE (Representative Volume Element), is modelled as a zoned plate where voids or inclusions can be considered inside a matrix, being different elastic properties and constitutive models defined for each sub-region. The integral representation for displacement is obtained from Betti’s Theorem, where to consider the dissipative phenomena, an initial forces field is considered. The plate algebraic equation is obtained after discretizing the external boundary and interfaces into elements and the sub-regions domain into cells. In the multi-scale analysis, each macro-continuum point is represented by a RVE, being the material behaviour not governed by a phenomenological constitutive model, but defined after the solution of the RVE equilibrium problem due to the macro strain. The RVE equilibrium problem is defined in terms of displacement fluctuations, being satisfied when the forces field is in equilibrium. After the RVE solution, the boundary displacements and dissipative forces are updated and the boundary tractions recalculated to obtain the homogenized stress. The computational cost obtained with the proposed formulation is smaller than the formulation developed by the Finite Element Method. Besides, the homogenized response is compared to the finite element model to show its accuracy.

Orientador: Luiz Fernando Bovolato / Banca: Sérgio Kurokawa / Banca: Afonso José do Prado / Resumo: Este trabalho analisa a aplicação em linhas de transmissão do método dos elementos de contorno para cálculo de potencial e campo elétrico, com um enfoque em eletrostática. O método dos elementos de contorno baseia-se numa formulação integral que elimina a discretização do domínio, restando apenas o contorno, permitindo o cálculo do potencial e do campo elétrico no contorno e na região estudada. O trabalho configura-se como uma revisão sobre eletrostática, ressaltando as equações de Laplace e Poisson, que serão utilizadas para encontrar as equações integrais do contorno. Há também vários tópicos relacionados ao campo elétrico de linhas de transmissão, bem como, ás normas brasileiras e recomendações internacionais que devem ser utilizadas no projeto de linhas de transmissão. O método dos elementos de contorno utiliza tais equações integrais para encontrar o potencial e o campo no contorno, e após conhecidos o potencial e o campo no contorno, pode-se aplicar o método em todo o domínio, obtendo o potencial e o campo. Para isso, apenas o contorno do domínio de interesse deve ser discretizado, o que trás uma enorme vantagem sobre os métodos que utilizam formulação diferencial. Neste trabalho, serão descritas as principais características do código computacional desenvolvido e suas sub-rotinas mais importantes. Para validar o programa, os resultados serão comparados com aqueles calculados por um procedimento analítico, sendo mostrada a eficiência da discretização do solo. São apresentados os resultados obtidos da análise do campo elétrico gerado por algumas silhuetas de linhas de transmissão. Os valores do campo elétrico gerado por estruturas compactas são comparados com estruturas convencionais e estruturas reduzidas (semi-compactas), também serão comparados os valores do gradiente de potencial na superfície dos condutores e suas capacitâncias equivalentes. / Abstract: This paper analyses the application in transmission lines of the Boundary Element Method (BEM) of the calculation of potential and electric field, with a focus on electrostatic. The Boundary Element Method is based on an integral formulation that eliminates the discretisation of the domain, remaining only the contour, allowing the calculation of the potential and the electric field in the contour and in the region studied. The work is configured as revision on electrostatic, underscoring the equations of Laplace and Poisson, which will be used to find the integral equations of the contour. There are also several topics related to the electric field of transmission lines, as well as to the standards Brazilian and international recommendations to be used in the design of transmission lines. The Boundary Element Method uses such integral equations for finding the potential and electric field in the contour, and after having known the potential and electric field in the contour, the BEM can be applied in the whole domain, and getting the potential and electric field. Therefore, only the contours of the domain of interest should just be discretized, which backward an enormous advantage on the methods that use formulation differential. This paper will describe the main characteristics of computer code developed and their sub-routines more important. To validate the program, the results will be compared with those calculated by an analytic procedure, being shown the efficiency of discretisation of the soil. The results obtained from analysis of the electric field generated by some silhouettes of transmission lines are presented. The values of the electric field generated by compact structures are compared with conventional structures and reduced structures, also will be compared the values of the gradient of potential on the surface of the conductors and their equivalents capacitances. / Mestre

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Um código computacional para escoamentos bifásicos incorporando metodologia híbrida entre oMétodo dos Elementos Finitos e a descrição Lagrangeana-Euleriana Arbitrária do movimento é usado para simular a dinâmica de um jato transversal de gotas na zona primária de quebra. Os corpos dispersos são descritos por meio de um método do tipo front-tracking que produz interfaces de espessura zero através de malhas formadas pela união de elementos adjacentes em ambas as fases e de técnicas de refinamento adaptativo. Condições de contorno periódicas são implementadas de modo variacionalmente consistente para todos os campos envolvidos nas simulações apresentadas e uma versão modificada do campo de pressão é adicionada à formulação do tipo um-fluido usada na equação da quantidade de movimento linear. Simulações numéricas diretas em três dimensões são executadas para diferentes configurações de líquidos imiscí veis compatíveis com resultados experimentais encontrados na literatura. Análises da hidrodinâmica do jato transversal de gotas nessas configurações considerando trajetórias, variação de formato de gota, espectro de pequenas perturbações, além de aspectos complementares relativos à qualidade de malha são apresentados e discutidos. / A two-phase flow computational code taking a hybrid Arbitrary Lagrangian-Eulerian desciption of movement along with the Finite Element Method is used to simulate the dynamics of an incompressible drop jet in crossflow in the primary breakup zone. Dispersed entities are described by means of a front-tracking method which produces zero-thickness interfaces through contiguous element meshing and adaptive refinement techniques. Periodic boundary conditions are implemented in a variationally consistent way for all the scalar fields involved in the presented simulations and amodified version of the pressure field is added to the one-fluid formulation employed in the momentum equation. Three-dimensional direct numerical simulations for different flow configurations of immiscible liquids pertinent to experimental results found in literature. Analyses of the hydrodynamics of the drop jet in crossflow in these configurations considering trajectories, drop shape variations, spectrum of small disturbances, besides additional aspects relating to mesh quality are presented and discussed.

Denomina-se Sistema Corrente do Brasil (CB) ao sistema de correntes de contorno oeste formados pela CB, fluindo para sul-sudoeste, e Corrente de Contorno Intermediária (CCI), fluindo para norte-nordeste, associado aos meandros e vórtices. O sistema bordeja a margem continental brasileira sudeste ao longo de 1200-1800 m. A investigação da dinâmica das ondas baroclínicas de vorticidade superpostas ao Sistema Corrente do Brasil é conduzida através exclusivamente de análise de dados hidrográficos de dois cruzeiros de meso-escala (verão e inverno de 1993) do projeto Circulação Oceânica da Região Oeste do Atlântico Sul - COROAS, a componente brasileira do World Ocean Circulation Experiment - WOCE. Estes cruzeiros foram realizados na porção central do Embaiamento de São Paulo (\'23,5 GRAUS\' - \'27 GRAUS\'S). Objetivando-se a aplicação do Método Dinâmico, estimativa quantitativa de um Nível de Referência (NR) é conduzida comparando-se duas metodologias diferentes e independentes. A primeira utiliza o fato de que a CB transporta Água Tropical (AT) e Água Central do Atlântico Sul (ACAS) e de que a CCI transporta dominantemente Água Intermediária Antártica (AIA). Aplica-se então um Critério Termodinâmico, no qual a interface que separa ACAS e AIA é estimada para os dois cruzeiros via aplicação dos Teoremas de Shtokman. A outra metodologia consiste na obtenção de padrões verticais de velocidade baroclínica absoluta a partir de simulações numéricas com a versão seccional do Princenton Ocean Model - POM inicializados com 14 campos termohalinos interpolados a partir dos dados - é o Critério Dinâmico. Os dois critérios apresentam resultado médio que difere apenas cerca de 7 dbar um do outro. Assim, adota-se valor de 480 dbar como NR para os cálculos geostróficos como nível isobárico que demarca a interface média entre CB e CCI. Mapas de função de corrente geostrófica são gerados através de mapeamento objetivo. Tais mapas apresentam evidências inequívocas de que os ciclones e anticiclones, observados nos experimentos de verão e inverno de 1993, são estruturas de vórtices associadas a meandros do Sistema CB. Este aparecem como estruturas vorticais postadas em lados diametralmente opostos ao eixo da CB: ciclones no lado costeiro, e anticiclones no lado oceânico. A variação vertical das estruturas dos meandros e a existência de uma única inversão de sentido permite comprovar e concluir que são ondas baroclínicas de primeiro modo, corroborando especulações presentes na literatura. A construção de um modelo quase-geostrófico de duas camadas para um oceano não-viscoso no plano \'beta\' e de fundo plano permite a realização de análise de vorticidade potencial. Tal análise permite concluir que o campo de vorticidade básico devido à CB suplanta o planetário e que estas ondas baroclínicas são ondas que devem sua existência ao cisalhamento vertical e horizontal da corrente. A variação frontal em vorticidade potencial baroclínica do Sistema CB é de \'1,7x10 POT.-5 s POT. -1\'. A dominãncia do termo da vorticidade de estiramento, que responde por 60% da variação de vorticidade na frente, permite estabelecer que as ondas capturadas na malha hidrográfica são ondas longas dentro da classe de meso-escala. O princípio de conservação de vorticidade potencial é invocado numa análise que envolve a superposição dos campos de vorticidade potencial e função de corrente para a primeira camada. Esta análise apresenta tanto evidências robustas de propagação das ondas baroclínicas quanto indícios de crescimento do meandro ciclônico, ou seja, de processo de instabilidade. Face aos achados das análises anteriores, teoria linear e método das perturbações são utilizados para obter uma relação de dispersão para as ondas baroclínicas da CB. Esta relação é dependente da velocidade da CB e do gradiente de vorticidade potencial através da corrente / The Brazil Current System is formed by two western boundary currents that flow along the Southeast Brazil continental margin from surface to 1200-1800 m deep. These two currents are the southward-flowing Brazil Current (BC) and the northward-flowing Intermediate Western Boundary Current (IWBC). The investigation of the dynamics of the barociinic vorticity waves superimposed to the BC system is conducted in this work solely from hydrographic data anaiysis and manipulation from two oceanographic meso-scale surveys that were part of the COROAS Project, the Brazilian arm of the Worid Ocean Circulation Experiment. These two cruises sampled the central portion of the São Paulo Bight (23,5°- 27°S) in the summer and winter seasons of 1993. As it was intended to appiy the classical Dynamic Method to the data, a quantitative estimate of the reference levei (RL) is conducted through the comparison of two different and independent methodoiogies. The first uses the previous knowiedge that the BC transports Tropical Water and South Atlantic Central Water (SACW) as well as that the IWBC transports mainly Antarctic Intermediate Water (AAIW). This method, referred here as the Thermodynamic Criterion applies the Shtokman theorems to estimate the interface depth between SACW and AAIW. The second methodology, designated here as the Dynamic Criterion, consists of modeiing absolute baroclinic velocities for all 14 hydrographic transects using the sectional version of the Princeton Ocean Model. The results of the two methods differ oniy in 7 dbar and a RL of 480 dbar is adopted as to represent the average interface isobaric level between BC and IWBC in the following geostrophic calculations. Horizontal distributions of geostrophic stream function are generated using objective mapping. These distributions present unequivocal evidences of cyclonic and anticyclonic structures in both Summer and Winter 1993 cruises. These features are associated to meanders of the BC System. They are depicted in opposing sides of the current core. The cyclone is seen in the BC coastal side as the anticyclone is placed in its oceanic side. The vertical variation of these pattems with a single flow direction inversion confirms that these vortical features are part of a first baroclinic mode wave, which corroborates previous speculations found in the literature. In order to pursue a potential vorticity analysis, a data-derived two-layer quasi-geostrophic model is built assuming an invicid flat-bottomed ocean in the 3-plane. This analysis allowed to conclude that the basic vorticity field associated with both horizontal and vertical shear of the boundary currents are responsible for the baroclinic wave existence. The planetary vorticity gradient is one order of magnitude lower. The frontal variation in baroclinic potential vorticity is 1,7 x i0 s1. The dominance of the stretching vorticity, which accounts for 60% of the gradient variation, leads to classify these oscillatory motions as long meso-scale waves. The potential vorticity conservation principle is invoked on an analysis that consists of superimposing the first layer quasi-gesotrophic potential vorticity and geostrophic stream funtion maps. This analysis revealed that the baroclinic waves are propagating as well as evidences of meander growth, an indication of a possible geophysical instability mechanism, are seen. Given the findings of the previous analyses, linear theory and the perturbation method are used to derive a dispersion relation for the BC System first mode baroclinic waves. The wave frequency is function of the BC velocity as well as the potential vorticity cross-stream gradient.