Orientador : Jose Ricardo Figueiredo / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-01T19:56:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 OpazoUribe_EugeniaBrunilda_D.pdf: 8580287 bytes, checksum: bb820f87f29f55518a87023ae7cf1c37 (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Neste trabalho foi desenvolvido um algoritmo para a solução das equações de NavierStokes bidimensionais em variáveis primitivas, empregando o método de resolução semi-implícito descrito por HIRT et al.(1975). Foi utilizada malha deslocada (tipo MAC) regular, em coordenadas cartesianas. As equações de Navier-Stokes foram escritas nas formas divergente econvectiva, cujos desempenhos foram comparados no problema da cavidade quadrada com parede superior em movimento, para números de Reynolds entre 100 e 3200. Para a forma divergente foi utilizado o método dos volumes finitos e quatro esquemas de discretÍzação: central, linear a montante, QUICK, e exponencial. Para a forma convectiva foi utilizado o método das diferenças finitas e o esquema central. Os resultados foram comparados com os de GmA et alo (1982), indicando a superioridade do esquema central divergente sobre o convectivo, bem como a superioridade dos esquemas QUICK e central sobre os esquemas exponencial e linear a montante. Foi estudado o problema da região de entrada em canais planos, com contração abrupta, considerando dois casos: a região de entrada de um canal plano a partir de um reservatório de grandes dimensões, que pode ser considerado um caso de contração plana com razão de contração infinita e o caso de razão de contração finita 2: 1. Para o caso da razão de contração finita, resultados obtidos para números de Reynolds entre 10 e 426, foram comparados com os dados experimentais de DURST et aI. (1985). Os resultados obtidos mostraram que entre os quatro esquemas de discretização utilizados os que se mostraram mais confiáveis e acurados para este problema foram os esquemas QUICK e exponencial. Encontramos diferenças significativas entre os dados experimentais e os dados obtidos pelo algoritmo em tomo do plano de contração, que foram atribuídos aos erros experimentais que apontaram diferenças de até 10% nos fluxos de massa. Para o caso da razão de contração infinita foi utilizada a solução do escoamento de Jeffery-Hame1, como condição de contorno não trivial para a região de entrada. Resultados obtidos para números de Reynolds 100, 200 e 400, mostraram-se qualitativamente compatíveis com a descrição de PANTON (1984) / Abstract: An algorithm for the two-dimensional solution of the Navier-Stokes equations was developed in primitive variables employing the partially implicit method described by HIRT et al (1975). A regular staggered MAC mesh was used in cartesians coordinates. The Navier-Stokes equations were written in both divergent and convective forms, whose performance were compared in the problem of the moving slid square cavity for Reynolds numbers between 100 and 3200. The finite volume method was adopted for the divergent form using four discretization schemes: central differencing, upwind, QUICK and exponential. The finite difference method was adopted for the convective form using the central differencing. The results were compared with those due to GHIA et al (1982), indicating the superior performance of the divergent form central differencing over its convective counterpart, as well as the superior performance of the QUICK and the central differencing over the exponential and the upwind schemes. The problem of the entrance region in plane channels with abrupt contraction was studied considering two cases: the entrance region of the channel after a huge reservoir, which can be considered as a plane contraction of infinite ratio, and the case of a contraction with the finite ratio 2:1. For the case of contraction with results obtained with Reynolds number between 10 and 426 were compared with the experimental data due to DURST et al (1985). The results obtained indicated that the schemes QU1CK and exponential the most accurate and reliable for this problem. Significant differences with the experimental data were obtained around the plane of contraction, which were attributed to the experimental errors which have shown differences up to 10% in the mass flow rates. For the contraction with infinite ratio the Jeffery-Hamel solution was imposed as non-trivial boundary condition in the entrance. Results obtained for Reynolds numbers 100, 200 and 400 were qualitatively compatible with the description of PANTON (1984) / Doutorado / Termica e Fluidos / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientadores: Denis Jose Schiozer, Eliana Luci Ligero / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica, Instituto de Geociencias / Made available in DSpace on 2018-08-03T22:12:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sanjombi_BernabeAlfredo_M.pdf: 7416551 bytes, checksum: 9fa54684138d500059c70748ad19b2a8 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: Técnicas de transferência de escala permitem que propriedades de uma malha refinada sejam adaptadas para uma malha de simulação mais grosseira. Em casos com fortes heterogeneidades, a passagem de uma escala refinada para outra mais grosseira pode fazer com que resultados bem diferentes sejam obtidos. Outro ponto importante é que a transferência de escala de blocos finos com poços pode ter grande impacto nos resultados e, em muitos casos, deve ter tratamento diferenciado e especial. Deste modo, para uma melhor aproximação entre as malhas refinada e grosseira, surge a necessidade do emprego de tratamentos especiais aos blocos grosseiros com fortes heterogeneidades e com poços. O objetivo deste trabalho é estudar a transferência de escala da permeabilidade absoluta de casos com canais e barreiras e aproximar os resultados da simulação numérica de fluxo da malha grosseira ao da malha refinada utilizando tratamentos de poços nos blocos grosseiros. A partir dos resultados obtidos foi possível selecionar alguns tratamentos de poços e generaliza-los. Como os resultados dependem tanto do tipo de tratamento de poço, quanto do tipo de heterogeneidade e tipo de fluxo, elaborou-se uma etapa onde a malha grosseira foi gerada pela combinação de tipos de fluxo com tipos de tratamentos de poços de acordo com a localização do poço na malha refinada. Este processo mostrou ser adequado para todos os casos estudados, apesar de exigir um elevado tempo na sua elaboração. Com a finalidade de redução deste tempo, foi realizada uma generalização de técnicas de transferência de escala e de tipos de tratamentos de poços para cada condição de fluxo e heterogeneidade. Esta regra geral foi aplicada com sucesso nos casos estudados. Considerando-se todos os resultados gerados pode-se concluir quais os tipos de tratamentos de poços mais adequados para malhas refinadas com canais e barreiras. Também foi possível indicar tipos de tratamentos de poços inadequados aos casos estudados. Quanto a técnica de transferência de escala mais adequada para cada condição de fluxo e tipo de heterogeneidade pode-se observar que as mesmas dependeram. das características dos poços. Nos casos com canais as técnicas de transferência de escala mais adequadas dependeram. do fato do poço produtor estar alinhado ou desalinhado aos canais. Quanto aos casos com barreiras as técnicas indicadas estão associadas ao número de camadas com barreiras nas quais os poços produtores estão perfurados / Abstract: UpscaIing techniques allow the adaptation of fine grid properties to coarse simulation grids. In cases with strong heterogeneities, the flow simulation of coarse grids could produce very different results from those obtained with fine grids. An important point is the upscaling of fine blocks with wells, which yields a great impact on simulation results ando in many cases, demands a differentiated and special treatment. To obtain a better approximation between coarse and fine grids, it is necessary to employ special treatments to coarse blocks with strong heterogeneity and with well. The goal of this work is to study absolute permeability upscaling in cases with channels and barriers and to approximate the flow simulation results of coarse grid to those obtained for fine grids by using special well block treatment It was possible to select, from the obtained results, some well treatments and generalize them. As the results depend on the type of well treatment, of heterogeneity and of flow, a coarse grid was built via combination of flow types and with types of well treatments according to the welllocalization in the fine grid This process was appropriate for all studied cases, in spite of demanding a long time to elaborate the coarse grid In order to reduce the process time, a genera1ization of upscaling techniques and of types of well treatments according to flow and heterogeneity conditions was realized. This general role was applied to studied cases successfully. Considering all the generated results, it was possible to obtain the most adequate types of well treatments to fine grids with channel and baniers. Also, it was possible to select the inadequate well treatments to the studied cases. It was observed the most adequate upscaling techniques for each type of flow and of heterogeneity depended on the well characteristics. In cases with channels, the upscaling technique depended on the welllocalization being aligned or not to the channels. In the case with baniers, the indicated upscaling techniques were associated to the number of layers with baniers where the producer well is drilled. / Mestrado / Explotação / Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo

Orientador: Ilmar Ferreira Santos / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-24T17:41:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nicoletti_Rodrigo_M.pdf: 10874519 bytes, checksum: 69c310c344132da2bae6019d1e6b1ac8 (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: Este trabalho apresenta um estudo dos efeitos térmicos presentes em um novo conceito de mancal segmentado híbrido: mancais lubrificados via múltiplos orifícios localizados nas sapatas, cujo objetivo é o controle ativo dos movimentos do rotor. Para tanto, propõe-se um modelo matemático para o escoamento do lubrificante que considera tanto a lubrificação hidrodinâmica como a injeção radial de óleo através dos orifícios. Com isto, deduzem-se as equações de Reynolds e da energia para o problema em estudo, admitindo-se que o escoamento é laminar, incompressível e isolado (adiabático). Resolvendo-se numericamente estas equações, através da aplicação do Método das Diferenças Finitas, apresentam-se as distribuições de pressões e temperaturas do lubrificante no plano da superfície das sapatas, para diferentes condições de operação do mancal. Descreve-se, também, uma bancada de testes e apresentam-se comparações onde os resultados numéricos mostram boa concordância com dados experimentais obtidos a partir da bancada de testes e da literatura. A aplicação deste tipo de lubrificação híbrida permite reduzir a temperatura média do óleo ao longo das sapatas ao se injetar óleo frio através dos orifícios. Este resfriamento, porém, é localizado e limita-se à jusante dos orifícios, devido ao escoamento ser preponderantemente unidirecional. Orifícios localizados próximos às bordas das sapatas mostraram-se os mais efetivos na injeção de óleo, pois estas são as áreas de menor pressão hidrodinâmica sobre as sapatas. A escolha dos valores de pressão de injeção do óleo deve ser adequada para cada condição de operação do mancal, caso contrário pode não se conseguir o resfriamento desejado do escoamento / Abstract: Not informed. / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Attilio Jose Giarola / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica / Made available in DSpace on 2018-07-14T00:47:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_RamiroParentede_M.pdf: 6481415 bytes, checksum: c106a130dc29fee82bb87821da8401e4 (MD5) Previous issue date: 1991 / Resumo: O método das diferenças finitas foi descrito e aplicado a guias dielétricos acoplados índice de refração degrau, com geometria retangular e perfil de A formulação, iniciaImente usada para a análise de guias simples, foi aplicada para o estudo de estruturas acopladas. Características de propagação para guias de interesse prático foram investigadas e alguns dos resultados foram comparados com aqueles obtidos através da técnica de casamento modal, apresentando excelente concordância / Abstract: The finite-difference method was described and applied to coupled dielectric waveguides with a rectangular geometry and with a step index of refraction profile. The formulation, initially used for the analysis of single dielectric waveguides, was applied to the analysis of coupled dielectric waveguides. Propagation characteristics of waveguides with a practical interest were investigated and some of the results were compared with those obtained from the mode-matching technique. A good agreement was observed. / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Petronio Pulino / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Científica / Made available in DSpace on 2018-07-18T06:41:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Hoffmann_JoaoNelson_M.pdf: 3134904 bytes, checksum: 5a2167d2394a399428b185c9b318b21d (MD5) Previous issue date: 1993 / Resumo: Um novo tratamento matemático é proposto ao método híbrido de simulação de cargas e diferenças finitas para o cálculo de campos eletrostáticos em domínios ilimitados, também aplicável ao método híbrido similar de simulação de cargas e elementos finitos. O problema de simulação de cargas é tratado com técnicas de quadrados mínimos, utilizando a decomposição QR da matriz retangular resultante, e o método de Gram-Schmidt clássico ou modificado. Para a resolução do problema de diferenças finitas é proposto o método dos Gradientes Conjugados Quadráticos com pré­condicionamento, incluindo as necessárias técnicas de esparsidade. o sistema acoplado de equações lineares é resolvido utilizando resultados da teoria do ponto fixo. São propostas ainda novas discretizações de conduzem condições contorno, que para as resultados mais precisos. Exemplos de aplicação são inclusos, com avaliação de resultados. / Abstract: A new mathematical treatment is proposed to the hybrid method of charge simulation and finite differences for the computation of unbounded electrostatic fields, also applicable to the similar hybrid method of charge simulation and finite elements. The charge simulation problem is solved by making use of the least squares technique, including the QR decomposition of the resulting rectangular matrix, and the classical or the modified Gram-Schmidt method. The Conjugate Gradient Squared method with a preconditioning technique is proposed for the solution of the finite difference problem, which is stored in the computer with adequate sparsity techniques. The resulting coupled system of linear equations is solved by making use of some results of the fixed point theory. New procedures are also suggested for the discretization of the boundary conditions, which lead to results of increased precision. Case studies are included and the results are analysed. / Mestrado / Mestre em Matemática Aplicada

Orientador: Attilio Jose Giarola / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica / Made available in DSpace on 2018-07-19T21:32:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Segatto_MarceloEduardoVieira_M.pdf: 3119301 bytes, checksum: bb5827df52147699ec74defb249d953c (MD5) Previous issue date: 1994 / Resumo: A formulação das diferenças finitas no domínio do tempo (FDTD), para a análise das características de propagação de estruturas bidimensionais e tridimensionais contendo materiais giroelétricos e dispersivos, é apresentada. Nesta formulação, o método FDTD é usado na solução numérica das equações rotacionais de Maxwell no domínio do tempo. Como resultado, o sistema de equações, diferenciais parciais formado pelas componentes dos campos elétrico e magnético é substituído por um sistema de equações de diferenças finitas que será resolvido iterativamente. A formulação foi desenvolvida para incluir materiais giroelétricos dispersivos (neste caso, um plasma magnetizado), com perfil de índice de refração variando arbitrariamente e limitados por paredes metálicas condutoras perfeitas. A variação percentual da freqüência de ressonância de uma cavidade, completamente preenchida com plasma, é calculada em função das freqüências do plasma e as características de dispersão, para estruturas envolvendo o guia retangular preenchido com plasma também são calculadas em função das freqüências do plasma. O desenvolvimento teórico foi usado para resolver problemas particulares e os resultados têm mostrado boa concordância com aqueles obtidos utilizando-se outros métodos. Resultados foram obtidos para algumas estruturas de guiamento de ondas, de grande interesse, particularmente no desenvolvimento de dispositivos utilizados em circuitos integrados de microondas / Abstract: A formulation of the finite difference method in the time domain, for analysis of the propagation characteristics of bidimensional and tridimensional structures, is presented. In this formulation, the finite difference in the time domain method is used for a numerical solution of Maxwell's equations in time domain. As result, the system of partial difference equations of the electric and magnectic field components is replaced by a system of finite difference equations that will be solved following an iterative procedure. The formulation was developed to include dispersive gyroelectric materials (in this case, magnetized plasma), with a refractive index profile varying arbitrarily, and limited by perfect1y conducting metal walls. The percent variation of the ressonant frequency of a cavity, completely filled with plasma, is calculated as a function of plasma frequency. Dispersion characterists are also calculated for a rectangular waveguide filled with plasma, as functions of the plasma frequency. The theorical development was used to solve particular problems and the results show a good agreement with those obtained using other methods. Results were also obtained for some waveguide structures, of particular interest in the development of microwave integrated circuits / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

No presente trabalho empregam-se operadores de diferenças finitas hermitianos para formular matrizes de rigidez e vetores de ações nodais equivalentes, tendo como base as teorias de Euler-Bernoulli, Timoshenko e a de fundação sobre base elástica bi-paramétrica. Examina-se também o caso da torção de elementos estruturais através da teoria de Saint-Venant. Sabe-se que as formulações referentes a esses temas são bastante conhecidas e objeto de consideração por diversos autores, porém o objetivo desta pesquisa é o de desenvolver uma nova metodologia para a consideração dos denominados erros de truncamento. Para tanto, são utilizadas as técnicas de diferenças finitas hermitianas na geração de tais matrizes e vetores, tendo-se em mente que as expressões de erros locais resultantes, providenciam uma medida da magnitude relativa desses erros. São feitas comparações entre as soluções obtidas e as formuladas através do método dos elementos finitos. / Hermitian finite difference operators are employed to formulate element stiffness matrix and load vectors, based on Euler-Bernoulli, Timoshenko beams bending theory and two-parametric elastic foundations. Elastic torsion of structural elements by Saint-Venant\'s theory is considered. It is well known that approaches has been presented by several authors to solve these kind of problems, so the aim of this research is to develop a special method in considering explicitly the truncation errors. Finite difference techniques are used to derive such elements matrix and vectors, having in mind that a local truncation error expression provides a measure of relative errors magnitudes. The solutions attained are compared with those given by the finite-element analysis.

A maioria dos produtos agrícolas, após colheita, possui umidade ainda elevada, suficiente para danificá-los, assim estes devem ser submetidos aos processos de secagem. A matemática aplicada e computacional é uma poderosa ferramenta para modelar o fenômeno de transferência de energia e massa intrínsecas a esta dinâmica, e para melhor compreendê-la, é abordado na presente dissertação o estudo teórico e experimental da secagem de soja em camada espessa. Foram realizados experimentos para se compreender o comportamento da dinâmica de secagem do produto, bem como perda de massa de água (umidade), evolução da temperatura do ar e da temperatura dos grãos. Os experimentos visaram analisar a influência da velocidade do ar de secagem e influência da temperatura, e tiveram que ser metodologicamente executados a fim de se ter confiabilidade nos resultados, bem como o mantimento rigoroso de mesmas condições iniciais para um grupo de experimentos, como umidade inicial, temperatura e velocidade do ar, quando não variáveis. Agindo dessa forma, obtiveram-se dados que serviram para validar um modelo matemático envolvendo equações diferencias parciais para secagem em leito fixo e fluxo cruzado. As curvas de secagem experimentais mostram concordância com as curvas simuladas, obtidas ao resolver o modelo numericamente por diferenças finitas com o esquema de MacCormack. / 110 f.

Este trabalho consiste de uma análise particularizada sobre diferenças finitas. Nele procurou-se desenvolver uma metodologia específica , trabalhando-se com splines definidos em um espaço de Hilbert e e associados a distribuições n pertencentes ao seu dual e'; do tipo ~n = I Cp 0p que : de tal modo metodologia foi desenvolvida, adotando-se em particular e como sendo um espaço de Sobolev, associado a um operador linear L, tendo como ênfase o desenvolvimento de métodos para a obtenção de splines os quais permitiram a obtenção de esquemas projecionais de diferenças finitas, que levam a valores nodais exatos da solução do problema de contorno. Como um enfoque complementar, foi analisada a aplicação de métodos projecionais análogos ao método de Galerkin, com a preocupação da geração de esquemas em diferenças, os quais podem em alguns casos levar a valores exatos para a solução do problema de contorno em estudo XI

Em muitas simulações eletromagnéticas utilizando o método FDTD, é desejado que os campos radiados pelas estruturas em análise sejam transmitidos para fora do domínio computacional. Infelizmente isto não é possível de ser realizado através do método FDTD em sua forma original. Para resolver este problema, deve-se implementar, nas superfícies limítrofes dos domínios computacionais, condições especiais denominadas na literatura técnica de Condições de Fronteiras de Absorção, ou, em inglês, \"Absorbing Boundary Conditions\" (ABC´s). Essas Condições de Fronteiras de Absorção impedem que os campos radiados sejam refletidos nas superfícies limítrofes dos domínios computacionais, retornando para o interior do domínio e interferindo no resultado final das simulações. Não existe uma técnica de absorção ideal, ou seja, que elimine totalmente a reflexão. As técnicas atualmente existentes possuem vantagens e desvantagens, podendo ser mais ou menos eficientes, o que faz com que esse tema ainda seja motivo de extensivos estudos. O objetivo deste trabalho consiste no estudo, implementação e comparação de Condições de Fronteiras de Absorção e na indicação de uma possível melhoria nessa área. São realizadas simulações em domínios bidimensionais e tridimensionais para se determinar vantagens e desvantagens de cada técnica de absorção. A análise dos resultados das simulações está focalizada no grau de atenuação que as ABCs possuem e na carga computacional despendidas por elas. Este trabalho é concluído com simulações empregando as condições de fronteiras analisadas para três estruturas clássicas. As vantagens e desvantagens de cada ABC são apresentadas e uma melhoria proposta na técnica de Auto Teleportação de Campos, ou, em inglês, \"Self Teleportation of Fields\" é validada. As estruturas analisadas são uma microlinha de transmissão, um filtro planar e um cilindro metálico iluminado por uma onda plana uniforme. / In many electromagnetic computational simulations using the FDTD method, it is desired that the electromagnetic fields radiated by the structures under analysis can be transmitted outwards the computational domain. Unfortunately, this is impossible to be done by the FDTD method in its original form. To mitigate this problem, one must apply special conditions to the computational domain boundaries, known in the technical literature as Absorbing Boundary Conditions (ABCs) These Absorbing Boundaries Conditions prevent the radiated fields to be reflected by boundaries back into the computational domain. Without them, these fields would interfere with the final simulation results. However, there is no ideal technique that completely eliminates the reflections. The existing techniques have advantages and disadvantages, which make them more or less efficient, still making this subject a theme of extensive studies. This work is aimed at studying, implementing and comparing these Absorbing Boundary Conditions and at indicating a possible improvement in this field. Simulations in bi-dimensional and three-dimensional domains were made to evaluate advantages and disadvantages of each absorption technique. The analysis of the simulation results was focused in the attenuation degree of the ABCs and their computational burden. The work is concluded with simulations using the analyzed ABCs for three classic structures. The advantages and disadvantages of each ABC are presented and a proposed improvement on the \"Self Teleportation of Fields\" technique is validated. The analyzed structures are a microstrip line, a planar filter and a metallic cylinder illuminated by a uniform plane wave.