Made available in DSpace on 2016-08-29T15:33:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_4169_.pdf: 1286337 bytes, checksum: 39c4698e061db5cf5177b1968c611fc0 (MD5) Previous issue date: 2012-08-28 / Este trabalho apresenta uma implementação do método de elementos finitos para resolver o sistema de equações de Euler compressíveis bidimensionais em variáveis conservativas, usando a formulação estabilizada submalha Difusão Dinâmica, considerando escalas submalhas estáticas e transientes. O método Difusão Dinâmica é baseado no formalismo multiescala e foi proposto para resolver problemas de transporte predominantemente convectivos. Um operador dissipativo não linear é acrescentado ao método de Galerkin adicionando uma difusão artificial não parametrizada em todas as escalas da discretização. Além disso, estamos considerando que as escalas submalhas variam em função do tempo. Dessa forma, apresentamos uma expressão para representá-las em cada passo de tempo. Um algoritmo preditor multicorretor de segunda ordem é utilizado para a integração no tempo e os sistemas lineares resultantes em cada correção são resolvidos pelo método iterativo GMRES. São considerados um conjunto de experimentos clássicos tais como, choque normal, choque oblíquo e choque refletido para aferir a acuidade da solução aproximada encontrada. Os experimentos numéricos realizados demonstram que o método Difusão Dinâmica com subescalas transientes obtém soluções mais precisas do que os métodos estabilizados SUPG/CAU e SUPG/YZβ.

Made available in DSpace on 2016-08-29T15:33:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_4178_.pdf: 3419344 bytes, checksum: bec88a95db0533a4b6d310449b70bbe2 (MD5) Previous issue date: 2011-02-04 / Este trabalho apresenta uma implementação do método dos elementos finitos para resolver um sistema acoplado não linear de equações diferenciais parciais, composto de um sub-sistema elíptico para a pressão-velocidade e uma equação de transporte advectivo-difusivo para a concentração, que modela o problema de escoamento miscível em reservatórios de petróleo. A pressão é determinada pelo método de Galerkin clássico e para o campo de velocidades é considerado uma técnica de pós-processamento. Na equação de concentração é utilizado o método de estabilização submalha Difusão Dinâmica. Este método, baseado no formalismo multiescala, consiste em adicionar à formulação clássica de Galerkin enriquecida com funções bolha um operador dissipativo não linear e não parametrizado agindo isotropicamente em todas as escalas da discretização. O modelo numérico é combinado a um algoritmo preditor/multicorretor de integração no tempo. Para validar a metodologia adotada são analisados um problema de injeção de traçadores e um problema de injeção contínua bidimensionais, sendo realizadas comparações com a formulação estabilizada SUPG/CAU.

Made available in DSpace on 2016-08-29T15:36:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_6842_RESUMO MICHELLE.pdf: 8613 bytes, checksum: 34e7de60931b2d6c8539a47f6fae9298 (MD5) Previous issue date: 2013-08-21 / O yacon é um tubérculo de origem andina, e seu consumo tem se disseminado pelos demais países devido as suas características de alimento funcional. Os benefícios advindos do yacon são devido à presença dos FOS (frutooligossacarídeos), que são carboidratos não digeríveis pelo organismo humano, que atuam como fibra e são fermentados pelas bactérias intestinais, produzindo compostos benéficos à saúde. Devido ao alto teor de água, média de 90%, o yacon é suscetível a uma rápida degradação e a uma vida útil de aproximadamente sete dias. A secagem é uma alternativa para aumentar o período de consumo do yacon, além disso, a farinha de yacon pode ser utilizada como ingrediente em diversos produtos industrializados, entretanto, não há uma padronização desse processo para a produção da farinha de yacon em larga escala, o que dificulta a inserção desse produto na agroindústria. Para o estudo do processo de secagem do yacon e obtenção de farinhas que preservassem as características mais próximas as dos produtos in natura, foram utilizadas cinco temperaturas de secagem (40, 50, 60, 70 e 80º C). O modelo matemático que melhor se ajustou ao experimento foi o modelo de Page, e a partir disso, pode-se elaborar um modelo matemático generalizado que representasse a secagem do yacon. Estimou-se a difusividade efetiva do yacon nas diferentes temperaturas testadas através do modelo de difusão, além disso, a influência da temperatura de secagem sobre a difusividade efetiva foi avaliada ajustando-se o modelo de Arrhenius. A energia de ativação para a difusão líquida no processo de secagem do yacon foi de 22,088 kJ/mol. O yacon atingiu sua umidade de equilíbrio a 60º C próximo a 400 minutos, o que também foi observado nas temperaturas mais altas. O teor de fibra bruta das farinhas não variou com o aumento da temperatura de secagem, entretanto, o maior valor de açúcar redutor foi obtido a 80º C, enquanto que a 50º C encontrou-se o maior valor de açúcar não redutor. Isso pode ser devido a hidrólise dos FOS, consequência do efeito térmico. A farinha elaborada a 60º C possui baixa umidade, além de preservar suas características intrínsecas mais próximas as do produto in natura.

Este trabalho consiste de duas partes. Na primeira, estendemos o resultado de Braz e Silva e Zingano [2], [3] sobre soluções u(•; t) ε C°([0; T[;Lp(Rn)) de equações de advecção-difusão em meios heterogêneos para classes mais gerais de equações parabólicas, aplicando os resultados nas equações de Navier-Stokes incompressíveis no plano formuladas em termos da vorticidade do escoamento. Em particular, estabelecemos estimativas mostrando o decaimento em certas normas do campo de velocidade u(•; t) em caso de escoamentos de energia infinita. Na segunda parte, consideramos as equações de Navier-Stokes em dimensão n = 2; 3 examinando soluções u(•; t) de energia finita. Inicialmente, obtemos uma nova derivação, mais simples, do resultado obtido originalmente por Kato [20] estabelecendo o decaimento assintótico (t → ∞) de ||u(•; t)||L²(Rn), para estados iniciais u0 ε H¹(Rn) (com divergente nulo) arbitrários. Na linha deste argumento obtemos uma formula»c~ao mais forte dos resultados fundamentais de Wiegner [36] relacionando u(•; t) com soluções evΔtu0 da equação do calor, adaptando o método recentemente introduzido em [22], [23] para a derivação destes resultados. O método de [22], [23] também é utilizado para estabelecermos (dimensão n=3) que, ocorrendo "blow- up"de u(•; t) em tempo finito t*, necessariamente t* < 0:159||u0||4Lp(Rn)º-5, sendo ν a viscosidade dinãmica do escoamento. / In the first part of the this work, we extend results by Braz e Silva e Zingano [2], [3] concerning Lp solutions u(•; t) ε C°([0; T[;Lp(Rn)) of advection-dicusion equations in heterogeneous media to broader classes of quasilinear parabolic equations, applying the results to incompressible Navier-Stokes flows in the plane by way of the vorticity formulation. In particular, we obtain some decay rates (as t → ∞) for certain norms of the velocity field u(•; t) in case of flow with infinity energy. In the second part, we consider the Navier-Stokes equations in dimension n = 2; 3 and examine solutions u(•; t) with finite energy. First, we give a new (and simpler) derivation of the time asymptotic result originally obtained by Kato [20] and Masuda [28] showing the decay of the L2 norm of divergence-free, finite- energy solutions. Following these footsteps, we give a stronger formulation of the fundamental results obtained by Wiegner [36] relating the velocity field u(•; t) to solutions evΔtu0 of the heat equation, adapting the approach introduced in [22], [23] for the derivation of Wiergner's results. The analysis in [22], [23] is also used to obtain an interesting bound for the blow-up time t* in 3-D flows, in case solutions cease to be smooth: one must have t* < 0:159||u0||4Lp(Rn)º-5, where v is the dynamic viscosity.

Neste trabalho é apresentado um novo método analítico para a resolução de problemas em poluição aquática. O método utiliza duas restrições diferenciais de primeira ordem a partir das quais são encontradas transformações auto-Bäcklund para a equação advectivo-difusiva bidimensional em regime estacionário. As transformações de Bäcklund produzem mapeamentos entre soluções de duas equações diferenciais. Se uma solução exata de uma equação diferencial, denominada equação auxiliar, é conhecida, torna-se possível transformá-la em solução de uma outra equação diferencial, denominada equação alvo, pela aplicação de operadores diferenciais. Quando a equação auxiliar e a equação alvo são idênticas, este procedimento é denominado transformação auto-Bäcklund. No trabalho proposto, soluções exatas da equação advectivo-difusiva bidimensional em regime estacionário são obtidas pelo emprego de transformações auto-Bäcklund a fim de simular a dispersão de poluentes em corpos hídricos. A principal característica da formulação proposta consiste no reduzido tempo de processamento necessário para a obtenção das soluções analíticas. Simulações numéricas são apresentadas. / In this work a new analytical method for solving water pollution problems is presented. The method employs a pair of first-order differential constraints from which auto-Bäcklund transformations for the steady two-dimensional advection-diffusion equation are achieved. Bäcklund transformations perform mappings between exact solutions of two differential equations. If an exact solution of a certain differential equation (called auxiliary) is known, it becomes possible to transform it into an exact solution of another differential equation, which is called target equation, by applying some differential operators. When the auxiliary and target equation are the same, this procedure is called auto-Bäcklund transformation. In the proposed work exact solutions of the steady two-dimensional advection-diffusion equation are obtained by means of auto-Bäcklund transformations in order to simulate pollutants dispersion in water bodies. The main feature of the proposed formulation relies on the small time processing required to obtain the analytical solutions. Numerical simulations are reported.

La cirrhose hépatique et ses conséquences il y a longtemps intriguent le médecin, surtout, par l’engagement multisystémique et parce que la science médicinal n’a pas encore dévoilé bonne partie des aspects biochimies et du métabolisme cellulaire, qui sont affectés par la disfonction hépatique chronique. Bien que décrite il y a plus de cent ans sous une forme de même qu’empirique, la syndrôme hépatopulmonaire est un objet d’étude et d’intérêt progressivement plus grands dans les dernières décades. Ses altérations et ses trouvailles commencent, cependant, seulement il y a quelques ans, a être bien définies. Nonobstant le mécanisme biochimie et étiopathologène persiste dans la sphére de la spéculation. La présence d’hypoxemie arterielle ne la cirrhose hépatique cést un fait bien documenté. Les mécanismes physiopathogènes sont en train d’être étudiés. On admet qu’il ya des altérations dans la vasculature pulmonaire que déterminent petits et innombrables “shunts” artério-veineux. La présence de “shunts”anatomiques intrapulmonaires quoique présents et bien documentés sont en petite quantité et difficilement expliqueraient si bas niveaux d’oxygénation artériel. On postule que surviennent des altérations dans la dynamique pulmonaire et que la diffusion des gaz peut être compromis. Ce travail met en évidence les aspects afférents à la fonction pulmonaire et aux niveaux d’oxygénation artériel. Initialement sélectione patients avec diagnostic de cirrhose hépatique, excluant comorbité pulmonaire, cardiaque, ou hematologie graves. Postérieurement sont soumis à une évaluation de la fonction pulmonaire au travers de la mesure de la capacité vital forcée, volume expiratoire forcé, et volume résiduel, bien comme mesure de la diffusion avec monoxyde de carbone. Finalement évalue l’oxygénation artériel au travers de la réalisation de gazométries artérielles em repos et avec oxygène à 100%. L’analyse des resultats obtenus a permis d’observer la présence de flux et volumes pulmonaires normaux ( moyenne de : CVF = 104, 6%; VEF 1 = 101,7%; volume résiduel = 114,3 % ), et diffusion diminuée ( moyenne = 70,48%) en relation au prévu. L’evaluation des gaz artériels a constaté une PaO2 moyenne de 82,48 mmHg au repos et de 518,2 mmHg quand l’oxygène a été inspiré à 100%. N’ont été observées correlations entre les niveaux de PaO2 ( repos et avec oxygène ) et diffusion. Dans cette étude, le flux et volumes pulmonaires ont été normaux en relation au prévu; cependant la diffusion avec monoxyde de carbone s’est montré diminuée. Cette diffusion diminuée permis de corroborer à l’idée jusqu’au présent existant de l’appelé trouble diffusion-perffusion, comme un des mécanismes enveloppés dans la physiopathogénie de la syndrôme hépatopulmonaire, même sans évidence de “shunt” artério-veineux morphologique intrapulmonaire. / A cirrose hepática e suas conseqüências há muito intrigam o médico, sobretudo pelo comprometimento multissistêmico e, também, porque a ciência médica ainda não desvendou boa parte dos aspectos bioquímicos e do metabolismo celular, que são afetados pela disfunção hepática crônica. Embora descrita há mais de 100 anos sob uma forma um tanto empírica, a síndrome hepatopulmonar tem sido objeto de estudo e de interesse progressivamente maiores nas últimas décadas. Suas alterações e seus achados começaram, no entanto, a ser bem definidos somente há alguns anos. Não obstante, o mecanismo bioquímico etiopatogênico persiste na esfera da especulação. A presença de hipoxemia arterial na cirrose hepática é fato bem documentado. Os mecanismos fisiopatogênicos estão sendo muito estudados. Admite-se que haja, acompanhando a doença do fígado, alterações na vasculatura pulmonar que determinem pequenos e inúmeros “shunts” artério-venosos. A presença de “shunts”anatômicos intrapulmonares, embora bem documentada, ocorre em pequena quantidade e dificilmente explicaria tão baixos níveis de oxigenação arterial, vistos nos pacientes cirróticos. Postula-se que ocorram alterações na dinâmica pulmonar e que a difusão dos gases possa estar comprometida. Esse trabalho focaliza os aspectos referentes à função pulmonar e aos níveis de oxigenação arterial, em pacientes com cirrose hepática, nos quais excluem-se comorbidez pulmonar, cardíaca, ou hematológica graves. Posteriormente, eles foram submetidos à avaliação da função pulmonar através da medida da capacidade vital forçada, volume expiratório forçado e volume residual, bem como medida de difusão do monóxido de carbono. Finalmente, avaliou-se a oxigenação arterial através da realização de gasometrias arteriais em repouso e com oxigênio a 100%. A análise dos resultados obtidos permitiu observar a presença de fluxos e volumes pulmonares normais ( médias de: CVF = 104,6 %; VEF 1 = 101,7 %; Volume Residual = 114,3% ) e difusão diminuída ( média = 70,48 % ) em relação ao previsto. A avaliação dos gases arteriais constatou uma PaO2 média de 82,48mmHg ao repouso e de 518,2mmHg quando inspirado oxigênio a 100 %. Não foram observadas correlações entre os níveis de PaO2 ( repouso e com oxigênio ) e a difusão. Nesse estudo, os fluxos e volumes pulmonares foram normais em relação ao previsto; porém, a difusão do monóxido de carbono mostrou-se diminuída. Essa difusão diminuída permite corroborar a idéia até então existente do chamado distúrbio difusão-perfusão, como um dos mecanismos envolvidos na fisiopatogenia da síndrome hepatopulmonar, mesmo sem evidência de “shunt”artério-venoso morfológico intrapulmonar. / Hepatic cirrhosis and its consequences have intrigued doctors for a long time, specially by its multi-systemic extent and also because the Medical Science has not yet revealed a great part of the aspects of biochemical and cellular metabolism which are affected by chronic hepatic malfunction. Although written more than a hundred years ago in a rather empirical way, hepatopulmonary syndrome has been studied and progressively focused over the last decades. Its modifications and findings, however, were well defined only some years ago. Nevertheless, the aetiopathogenic biochemical mechanism is still being speculated. The presence of arterial hypoxaemia in hepatic cirrhosis is a welldocumented fact. The physiopathogenic mechanisms are being widely studied. It is assumed that there are alterations on the pulmonary vascularity which determine small and numerous arterial-venous shunts. The presence of anatomic intrapulmonary shunts, although present and well documented, is low in quantity and they could hardly explain such low levels of arterial oxigenation in cirrhotic patients. It is a premise that alterations occur in the pulmonary dynamics and that the diffusion of gases may be altered. This paper focuses on the aspects related to the pulmonary function and to the arterial oxygenation levels, in patients diagnosed of hepatic cirrhosis, without serious pulmonary, cardiac or haematologic morbidity. They are later submitted to a pulmonary function evaluation through the measurement of the forced vital capacity, forced expiratory volume and residual volume as well as diffusion measurement of carbon monoxide. Finally, it evaluates the arterial oxygenation through arterial gasometry in resting condition and with oxygen to 100%. The analysis of the results obtained allowed us to observe the presence of normal pulmonary fluxes and volumes ( average quantities of: FVC = 104,6 %; FEV 1 = 101,7%; Residual Volume = 114,3% ), and diffusion was diminished ( average = 70,48% ) in relation to what was expected. The evaluation of the arterial gases came to an average PaO2 of 82,48 mmHg in resting condition and 518, 2 mmHg when oxygen is inspired at 100%. No correlations among the PaO2 ( in resting conditions and with oxygen ) and diffusion capacity were observed. In this study, the fluxes and pulmonary volumes were normal in relation to was expected; however, the diffusion of carbon monoxide presented itself diminished. This diminished diffusion corroborates the existing idea of the so-called diffusion-perfusion disturbance as one of the mechanisms involved in the physiopathogeny of the hepatic pulmonary syndrome, even without evidence of intrapulmonary morphological arterial-venous shunt.

Vários métodos analíticos, numéricos e híbridos podem ser utilizados na solução de problemas de difusão e difusão-advecção. O objetivo deste trabalho é apresentar dois métodos analíticos para obtenção de soluções em forma fechada da equação advectivo-difusiva em coordenadas cartesianas que descreve problemas de dispersão de poluentes na água e na atmosfera. Um deles é baseado em regras de manipulação de exponenciais de operadores diferenciais, e o outro consiste na aplicação de simetrias de Lie admitidas por uma equação diferencial parcial linear. Desenvolvem-se regras para manipulação de exponenciais de operadores diferenciais de segunda ordem com coeficientes constantes e para operadores advectivo-difusivos. Nos casos em que essas regras não podem ser aplicadas utiliza-se uma formulação para a obtenção de simetrias de Lie, admitidas por uma equação diferencial, via mapeamento. Define-se um operador diferencial com a propriedade de transformar soluções analíticas de uma dada equação diferencial em novas soluções analíticas da mesma equação. Nas aplicações referentes à dispersão de poluentes na água, resolve-se a equação advectivo-difusiva bidimensional com coeficientes variáveis, realizando uma mudança de variáveis de modo a reescrevê-la em termos do potencial velocidade e da função corrente correspondentes ao respectivo escoamento potencial, estendendo a solução para domínios de contornos arbitrários Na aplicação referente ao problema de dispersão de poluentes na atmosfera, realiza-se uma mudança de variáveis de modo a obter uma equação diferencial parcial com coeficientes constantes na qual se possam aplicar as regras de manipulação de exponenciais de operadores diferenciais. Os resultados numéricos obtidos são comparados com dados disponíveis na literatura. Diversas vantagens da aplicação das formulações apresentadas podem ser citadas, a saber, o aumento da velocidade de processamento, permitindo a obtenção de solução em tempo real; a redução da quantidade de memória requerida na realização de operações necessárias para a obtenção da solução analítica; a possibilidade de dispensar a discretização do domínio em algumas situações.

No presente trabalho, obtemos e analisamos diversas propriedades das soluções u(·, t) da equação de difusão linear (equação do calor em meios unidimensionais homogêneos) ut = μuxx x 2 R, t > 0 correspondentes a estados iniciais u(x, 0) = u0(x), com u0 2 Lp(R), para algum 1 p < 1; bem como da equação de Burgers ut + cuux = μuxx x 2 R, t > 0 onde c, μ são constantes dadas, sendo c 6= 0 e μ > 0 e ainda assumindo u(x, 0) = u0(x) com u0 2 Lp(R) para 1 p < 1, e limitado. Estudamos também a equação mais geral da forma ut + f(u)x = μuxx x 2 R, t > 0 discutindo várias propriedades importantes das soluções, associadas a estados iniciais u0 2 Lp(R) \ L1(R) para algum 1 p < 1. Em particular, examinamos o comportamento de ku(·, t)kLr(R), p r 1, para t >> 1, e diversas propriedades relacionadas.

Neste trabalho é apresentada a solução da equação de difusão-advecção transiente para simular a dispersão de poluentes na Camada Limite Planetária. A solução é obtida através do método analítico GILTT (Generalized Integral Laplace Transform Technique) e da técnica de inversão numérica da quadratura de Gauss. A validação da solução é comprovada utilizando as concentraçãos obtidas a partir do modelo com as obtidas experimentalmente pelo Experimento de Copenhagen. Nesta comparação foram utilizados os perfis de vento potencial e logaritmo e os parâmetros de turbulência propostos por Degrazia et al (1997) [19] e (2002) [17]. Os melhores resultados foram obtidos utilizando o perfil de vento potencial e o coeficiente de difusão propostos por Degrazia et al (1997). A influência da velocidade vertical é mostrada através do comportamento das concentrações de poluentes na pluma. Além disso, as velocidades verticais e longitudinais geradas pelo Large Eddy Simulation (LES) foram colocadas no modelo para poder simular uma camada limite turbulenta mais realística, a qual apresentou resultados satisfatórios quando comparados com os disponíveis na literatura.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:54:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000429509-Texto+Completo-0.pdf: 1709530 bytes, checksum: 382afaa2fdbfe7828c131a0990c2e43c (MD5) Previous issue date: 2011 / Photovoltaics is based on the direct conversion of solar energy into electricity and is a promising alternative to diversify the world’s energy matrix. This work aims to develop and analyse the deposition of Al paste by screen printing and firing/diffusion in a belt furnace to produce a BSF region in monocrystalline Si wafers. The diffusion of Al into the substrate was implemented by two different processes. In the first process the diffusion/firing of the Al paste and the firing of the Ag paste was carried out in independent steps. In this case, solar cells with an average efficiency (ηaverage) of 11. 5 % and a maximum of 12. 0 % were produced, but with the formation Al clusters in the back surface of the devices. In the second process firing/diffusion of such pastes was done on the same step. In this case, the best results were obtained for a firing/diffusion temperature of 860 °C and belt furnace speed (VE) of 150 cm/min and also for 890 °C and 180 cm/min. For the former parameters, ηaverage was 12. 4 % and the maximum was 12. 8 %. For the later, ηaverage was 12. 5 % and the maximum was 12. 6 %. Considering a temperature of 900 °C and VE of 190 cm/min, ηaverage was 12. 4 %. It was observed that minority carriers diffusion lengths were smaller than the thickness of silicon wafers. Open circuit voltages were 30 mV lower than that from similar cells fabricated at NT-Solar by using high purity Al deposited by e-beam evaporation indicating that the developed process produced low quality BSF. / A energia solar fotovoltaica baseada na conversão direta da energia solar em elétrica pode ser uma alternativa para a diversificação da matriz energética. O objetivo deste trabalho está centrado no desenvolvimento e na análise da deposição de pasta de Al por serigrafia e queima/difusão em forno de esteira para a formação de campo retrodifusor em lâminas de Si monocristalino. A difusão de Al foi implementada em dois diferentes processos. Foi realizada a difusão/queima da pasta Al e queima da pasta de Ag em passos independentes e, queima/difusão das pastas em passo simultâneo. Com o primeiro processo produziram-se células com eficiência média (ηmédia) de 11,5 % e máxima de 12,0 %, mas com problemas de formação de aglomerados de Al na superfície posterior. Com o segundo processo, os melhores resultados foram para temperatura de queima/difusão de 860 °C e velocidade de esteira (VE) de 150 cm/min e para temperatura de 890 °C e VE de 180 cm/min. Para o primeiro par de parâmetros, a ηmédia foi de 12,4 % e a máxima de 12,8 %. Para o segundo, o valor da ηmédia foi de 12,5 % e o máximo de 12,6 %. Considerando a temperatura de 900 °C e VE de 190 cm/min, a ηmédia foi de 12,4 %. Observou-se que o comprimento de difusão dos portadores minoritários foi menor que a espessura das lâminas de silício utilizadas neste trabalho. As tensões de circuito aberto ficaram da ordem de 30 mV menor do que células solares similares fabricadas no NT-Solar que usaram Al de alta pureza depositado por evaporação em alto vácuo, indicando que os processos realizados produzem um BSF de baixa qualidade.