Submitted by Laison Junio da Silva Furlan (laisonfurlan@gmail.com) on 2018-09-11T21:45:47Z No. of bitstreams: 1 dissertacao_final.pdf: 2611301 bytes, checksum: b4c51f4e16b1f3e612c4d3a044c777c5 (MD5) / Approved for entry into archive by Claudia Adriana Spindola null (claudia@fct.unesp.br) on 2018-09-12T11:25:26Z (GMT) No. of bitstreams: 1 furlan_ljs_me_prud.pdf: 2445202 bytes, checksum: 1f1f2699158710f217b33ed602d0f51e (MD5) / Approved for entry into archive by Claudia Adriana Spindola null (claudia@fct.unesp.br) on 2018-09-12T11:36:28Z (GMT) No. of bitstreams: 1 furlan_ljs_me_prud.pdf: 2445202 bytes, checksum: 1f1f2699158710f217b33ed602d0f51e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-12T11:36:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 furlan_ljs_me_prud.pdf: 2445202 bytes, checksum: 1f1f2699158710f217b33ed602d0f51e (MD5) Previous issue date: 2018-08-02 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / O presente trabalho investiga a transição laminar-turbulenta devido a ondas de Tollmien-Schlichting para o escoamento de Poiseuille incompressível, bidimensional, de um fluido viscoelástico, utilizando a equação constitutiva Giesekus. A Teoria de Estabilidade Linear e a Simulação Numérica Direta são utilizadas para verificar a estabilidade de escoamentos de fluidos viscoelásticos a perturbações não estacionárias. Na análise LST a equação de Orr-Sommerfeld é modificada para um fluido viscoelástico e resolvida pelo método da estimativa (Shooting). Enquanto que, na formulação DNS, as equações de Navier-Stokes, juntamente com a equação constitutiva Giesekus, são resolvidas utilizando métodos de diferenças finitas compactas de alta ordem. Com o objetivo de avaliar as curvas neutras de estabilidade e as taxas de amplificação, diferentes simulações numéricas são realizadas variando-se os parâmetros adimensionais no modelo Giesekus e comparando com o fluido Newtoniano. As técnicas LST e DNS mostraram-se ferramentas eficientes na análise espacial da estabilidade de escoamentos viscoelásticos do tipo Giesekus, permitindo uma melhor compreensão da influência dos parâmetros adimensionais desses escoamentos e contribuindo com resultados originais na verificação da estabilidade de escoamentos viscoelásticos utilizando o fluido Giesekus. / The present work investigates the laminar-turbulent transition due to Tollmien-Schlichting waves for the incompressible two-dimensional Poiseuille flow of a viscoelastic fluid, using the Giesekus constitutive equation. Linear Stability Theory and Direct Numerical Simulation are used to verify the stability of viscoelastic fluid flows to unsteady disturbances. In the LST analysis, the Orr-Sommerfeld equation is modified to a viscoelastic fluid and solved by Shooting method. Whereas, in the DNS formulation, the Navier-Stokes equations with the Giesekus constitutive equation are solved using high-order compact finite difference methods. In order to evaluate the neutral stability curves and the amplification rates, different numerical simulations are performed by varying the dimensionless parameters in the Giesekus model and their results are compared with the Newtonian fluid. The LST and DNS techniques proved to be efficient tools to the spatial stability analysis of viscoelastic fluid flows of the Giesekus type, allowing a better comprehension of the dimensionless parameters influence of those flows, contributing with originals results to verification of the viscoelastics fluid flows stability using Giesekus fluid. / FAPESP: 2017/11068-6

Submitted by Ellen Silva Gervazoni null (emillen_@hotmail.com) on 2016-08-25T17:45:32Z No. of bitstreams: 1 Disserataçaofinal_EllenGervazoni.pdf: 1426674 bytes, checksum: 25ce3b189028e33485b050b9f7676a94 (MD5) / Approved for entry into archive by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br) on 2016-08-29T19:17:40Z (GMT) No. of bitstreams: 1 gervazoni_es_me_prud.pdf: 1426674 bytes, checksum: 25ce3b189028e33485b050b9f7676a94 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-29T19:17:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 gervazoni_es_me_prud.pdf: 1426674 bytes, checksum: 25ce3b189028e33485b050b9f7676a94 (MD5) Previous issue date: 2016-06-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Diversos escoamentos de interesse prático são de fluidos viscoelásticos e muitas vezes é desejável saber se estes escoamentos propagam-se no estado laminar ou no turbulento. Embora a hidrodinâmica de fluidos viscoelásticos sejam fortemente afetadas pelo balanço entre forças inerciais e elásticas no escoamento, o efeito da elasticidade sobre a estabilidade de escoamentos inerciais não foi completamente estabelecida. No presente trabalho, estuda-se o que ocorre entre estes dois estados, na transição laminar-turbulenta. Especi- ficamente, é investigada a convecção de ondas de Tollmien-Schlichting para o escoamento incompressível de Poiseuille para um fluido viscoelástico, utilizando a equação constitutiva Oldroyd-B. Para isto, utiliza-se a Simulação Numérica Direta para verificar a estabilidade dos escoamentos de fluidos viscoelásticos a perturbações não estacionárias. Os resultados numéricos obtidos para escoamentos de fluidos viscoelásticos são comparados com os resultados de escoamentos de fluidos Newtonianos, que já estão bem documentados na comunidade científica. Além disso, uma equação de Orr-Sommerfeld modificada é deduzida para um escoamento viscoelástico utilizando a Teoria de Estabilidade Linear. / Several flows of practical interest are of viscoelastic fluids and it is often desirable to know if these flows are in a laminar or turbulent state. Although the hydrodynamics of viscoelastic fluids are strongly affected by the balance between inertia and elastic forces in the flow, the effect of elasticity on the stability of inertial flows has not been completely established. In this work is studied what happens between these two states, the laminar-turbulent transition. Specifically, it will be investigated the convection of Tollmien-Schlichting waves to incompressible Poiseuille flow of viscoelastic fluid, using the constitutive equation Oldroyd-B. For this, the analysis is carried out by means of Direct Numerical Simulation to verify the stability of the non-stationary disturbances viscoelastic fluids flows. The numerical results obtained for viscoelastic fluids flows are compared with the results of Newtonian fluids flows, which are already well documented in scientific community. In addition, an Orr-Sommerfeld modified equation is deducted for a viscoelastic flow using Linear Stability Theory.

A investigação dos mecanismos de instabilidade pode ter um papel importante no entendimento do processo laminar para turbulento de um escoamento. Análise de instabilidade de uma camada limite de uma linha de estagnação compressível foi realizada no contexto de teoria linear BiGlobal. O estudo dos mecanismos de instabilidade deste escoamento pode proporcionar uma visão útil no desenho aerodinâmico das asas. Um novo procedimento foi desenvolvido e implementado computacionalmente de maneira sequencial e paralela para o estudo de instabilidade BiGlobal. O mesmo baseia-se em formar a matriz esparsa associada ao problema discretizado por dois métodos: pontos de colocação de Chebyshev-Gauss-Lobatto e diferenças finitas, além das combinações destes métodos. Isto permitiu o uso de bibliotecas computacionais eficientes para resolver o sistema linear associado ao problema de autovalor utilizando o algoritmo de Arnoldi. O desempenho do método numérico e código computacional proposto são analisados do ponto de vista do uso de métodos de ordenação dos elementos da matriz, coeficientes de preenchimento, memória e tempo computacional a fim de determinar a solução mais eficiente para um problema físico geral com técnicas de matrizes esparsas. Um estudo paramétrico da instabilidade da camada limite de uma linha de estagnação foi realizado incluindo o estudo dos efeitos de compressibilidade. O excelente desempenho código computacional permitiu obter as curvas neutras e seus respectivos valores críticos para a faixa de número de Mach 0 \'< OU =\' Ma \'< OU =\' 1. Os resultados confirmam a teoria assintótica apresentada por (THEOFILIS; FEDOROV; COLLIS, 2004) e mostram que o incremento do número de Mach reduz o numero de Reynolds crítico e a faixa instável do número de ondas. / Investigation of linear instability mechanisms is essential for understanding the process of transition from laminar to turbulent flow. An algorithm for the numerical solution of the compressible BiGlobal eigenvalue problem is developed. This algorithm exploits the sparsity of the matrices resulting from the spatial discretization of the enigenvalue problem in order to improve the performance in terms of both memory and CPU time over previous dense algebra solutions. Spectral collocation and finite differences spatial discretization methods are implemented, and a performance study is carried out in order to determine the best practice for the efficient solution of a general physical problem with sparse matrix techniques. A combination of spectral collocation and finite differences can further improve the performance. The code developed is then applied in order to revisit and complete the parametric analyses on global instability of the compressible swept Hiemenz flow initiated in (THEOFILIS; FEDOROV; COLLIS, 2004) and obtain neutral curves of this flow as a function of the Mach number in the 0 \'< OU =\' Ma \'< OU =\' 1 range. The present numerical results fully confirm the asymptotic theory results presented in (THEOFILIS; FEDOROV; COLLIS, 2004). This work presents a complete parametric study of the instability properties of modal three dimensional disturbances in the subsonic range for the flow conguration at hand. Up to the subsonic maximum Mach number value studied, it is found that an increase in this parameter reduces the critical Reynolds number and the range of the unstable spanwise wavenumbers.

Orientador: Patricio Anibal Letelier Sotomayor / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica / Made available in DSpace on 2018-08-08T22:19:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rosa_ValeriaMattosda_D.pdf: 1232759 bytes, checksum: e4b5f9dd20a1bb1f521f2972b43bbfaf (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Várias soluções das equações de Einstein admitem curvas tipo-tempo fechadas (CTCs). Estudamos o comportamento deste tipo de curva quanto à estabilidade linear. Analisando as CTCs no universo de Gödel, encontramos que elas são linearmente estáveis, assim como as curvas desse tipo encontradas em um exemplo particular de métrica tipo-Gödel com fundo plano. As CTCs que aparecem no modelo contendo uma única corda cósmica girante também apresentam estabilidade linear. Estudamos todos os exemplos conhecidos de soluções das equações de Einstein que possuem geodésicas tipo-tempo fechadas (CTGs). Encontramos que a CTG apresentada pelos autores da solução dos dois perjeons não é linearmente estável, mas obtivemos condições, para os parâmetros desse modelo, sob as quais ela admite outras CTGs e, sob condições mais restritivas, obtivemos CTGs linearmente estáveis. As CTGs apresentadas por Soares em seu modelo topológico e por Grøn e Johannesen em seu modelo da núvem de cordas não possuem estabilidade linear. Já as CTGs de uma das soluções dada por van Stockum foram analisadas e verificamos que são linearmente estáveis. Encontramos CTGs em um exemplo particular de métrica tipo-Gödel com fundo conformemente plano, e estas também são estáveis. Analisamos, também, a deformação provocada pelo buraco negro de Schwarzschild ao ser colocado em um espaço-tempo com uma corda cósmica girante. Encontramos as CTGs desse espaço-tempo e determinamos as condições para que estas sejam estáveis / Abstract: Several solutions of Einstein¿s field equations admit closed timelike curves (CTCs). We study the linear stability of this kind of curve. We analyze the CTCs in Gödel universe and we find that these curves are stable. The same occurs with the CTCs of a particular case of Gödel-type metric with flat background and with CTCs of a model that contains a single spinning cosmic string. We study all known solutions of Einstein¿s equations that contain closed timelike geodesics (CTGs). We find that the CTG presented by Bonnor and Steadman in their model of two Perjeons is not stable under linear perturbations, but we present conditions to have stable CTGs in this model. The CTGs presented by Soares in his topological model and those presented by Grøn and Johannensen in their model of the cloud of strings are not stable. But, analizing the CTGs presented by Steadman in a solution gave by van Stockum, we conclude that these curves are stable. Besides these known CTGs, we find this kind of curve in a particular case of G¨odel-type metric with conformally flat background and we also find that they are stable. We also study the deformation that a Schwarzschild black hole causes in the spacetime of a single spinning cosmic string. We find the CTGs of this new spacetime and we determine conditions to have linear stability / Doutorado / Fisica-Matematica / Doutor em Matemática Aplicada

[pt] A ocorrência do escoamento slug em tubulações horizontais é de especial interesse para a indústria de petróleo devido aos riscos operacionais indesejados associados a esse padrão de escoamento. Portanto, nas últimas décadas um intenso esforço foi dedicado ao estudo e modelagem do escoamento slug. Ferramentas preditivas baseadas na estabilidade linear de Kelvin-Helmhotz foram amplamente desenvolvidas na literatura para prever a transição para esse regime de escoamento. Esses modelos são derivados da análise de estabilidade modal de perturbações bem definidas. No entanto, para escoamento em tubulação, um número bastante limitado de estudos experimentais dedicados para investigação da evolução de perturbações que originem o regime slug está disponível. Além disso, estudos a partir da introdução de perturbações bem definidas, que podem fornecer informações precisas para validação de modelos e simulações numéricas, foram encontrados. O presente trabalho abordou o problema da transição para o regime slug a partir da caracterização da evolução de ondas interfaciais. Essas perturbações controladas foram excitadas com um modo de geração na interface do escoamento estratificado utilizando uma placa oscilatória. O trabalho se concentra na caracterização de ondas interfaciais no regime linear, que corresponde ao regime de estudo da maioria dos modelos disponíveis na literatura. Portanto, um limiar de amplitude para ondas lineares foi estimado experimentalmente. O acionamento da placa oscilatória foi sincronizado com as aquisições de imagens, permitindo medições sincronizadas em fase. As medições do campo de velocidade foram realizadas usando a técnica de Velocimetria de Imagem de Partículas (PIV) e Iluminação de Fundo (Shadowgraphy). O perfil de velocidade e turbulência do escoamento foram medidos simultaneamente nas fases do liquido e do gás. A sincronização em fase permitiu a extração do perfil de flutuação de velocidade coerentes as ondas interfaciais. Os resultados obtidos são originais e mostraram, pela primeira vez na literatura, que os modos interfaciais em ambas as fases são quase independentes dos modos cisalhantes, dentro da faixa de parâmetros abordados neste trabalho. A caracterização de ondas não lineares foi brevemente investigada, indicando mudanças no perfil do escoamento médio. Além disso, foi obtida uma correlação para o fator de atrito das ondas interfaciais, levando a uma melhoria na estimativa da altura do líquido e da perda de carga do tubo quando combinadas nas relações de fechamento dos modelos 1-D. A metodologia experimental proposta neste trabalho é uma ferramenta valiosa para produzir informações precisas que podem ser usadas para validar e aprimorar modelos teóricos e simulações numéricas. O estudo pode contribuir para a compreensão dos mecanismos físicos envolvidos na transição do escoamento estratificado para slug. / [en] The occurrence of slug regime in horizontal pipelines is of special interest for the oil and gas industry due to the unwanted operational risks associated with this flow. Hence, an intense effort has been devoted to the study and to model this flow regime. Predictive tools based on linear Kelvin-Helmhotz stability have been widely applied in the literature for prediction of slug onset. These models are derived from stability analysis of well-defined disturbances. However, for pipe flows, a limited number of experimental studies devoted to investigate the evolution of disturbances that lead to the initiation of slugs is available. In addition, no studies are found using of well define disturbances, which could provide accurate information for validation of models and numerical simulations. The present work addresses the problem by the studying of the evolution of controlled waves excited at the liquid interface. To this end, an oscillating paddle was employed. The work focuses the characterization of interfacial waves within the linear regime, which correspond to the regime of most models available in the literature. The amplitude threshold for linear waves was experimentally estimated. The driving signal of the oscillating paddle was synchronized with image acquisitions, enabling phase locked measurements of the waves and hence the use of ensemble averaging techniques. Phase-locked measurements of the velocity field in the liquid and gas layers were performed using off-axis Particle Image Velocimetry (PIV) technique and Shadowgraph. Mean flow, streamwise and wall normal fluctuations were measured simultaneously in the liquid and gas phases. For a range of flow rates and exciting wave frequencies the combined techniques employed allowed the extraction from the measured velocity fields, the coherent part of flow fluctuations related with the exciting waves. The results obtained have shown, seemingly, for the first time, that interfacial modes in both phases are nearly independent of near wall disturbances within the range of parameters covered in this work. Characterization of nonlinear waves was briefly investigated indicating changes in the mean velocity. Moreover, a correlation for wave friction factor based on wave and flow parameters was obtained, leading to an improvement on the liquid heightand pipe head loss estimation when are combined into the closure relations used for the 1-D models. The experimental methodology proposed in this work is a valuable tool to produce accurate information that can be used to validate and improve theoretical models and numerical simulations. It can contribute to the understanding of the physical mechanisms involved in the transition from stratified to slug flows.

O escoamento estratificado óleo-água é comum na indústria de petróleo, em particular em poços direcionais e oleodutos. Estudos recentes mostram que o fenômeno de transição de padrões de escoamento de fases separadas pode estar relacionado à estrutura ondulatória da interface do escoamento (problema de estabilidade hidrodinâmica). A transição do padrão estratificado ao padrão estratificado com mistura na interface foi estudada por diversos autores sendo que a física envolvida está clara, e o fenômeno ocorre pelo arrancamento de gotículas da crista da onda interfacial. Técnicas baseadas na análise temporal da estabilidade hidrodinâmica para a proposição de critérios de transição são comumente encontradas na literatura. Entretanto, para certas condições de escoamento, foi observado que o padrão de escoamento estratificado muda ao longo da tubulação. O escoamento adentra a tubulação como estratificado ondulado e alguns diâmetros após a entrada ocorre a transição para o padrão bolhas alongadas. Foi também observado que o ponto no espaço em que o fenômeno ocorre varia com a elevação ou decréscimo das velocidades superficiais das fases. Aparentemente, tal fenômeno ocorre devido a efeitos de tensão interfacial e ângulo de contato. O modelo de dois fluidos unidimensional, a teoria da estabilidade hidrodinâmica linear (análise espacial) e dados experimentais das propriedades da onda interfacial são utilizados para estudo do escoamento, levando a um novo critério de transição em função da velocidade da onda interfacial. O fenômeno de transição espacial do padrão estratificado ocorre fora da região delimitada como estável pela teoria linear; assim, efeitos não lineares são predominantes e uma teoria que leve em consideração tais efeitos se faz necessária. O método das características foi utilizado e buscou-se prever o ponto no espaço em que a transição ocorre. O estudo experimental foi realizado em montagem experimental do Laboratório de Engenharia Térmica e Fluidos; dados experimentais permitiram a obtenção de uma nova carta de fluxo óleo-água e propriedades da onda interfacial. As comparações entre dados e previsões dos modelos são encorajadoras. / The stratified oil-water flow pattern is of common occurrence in the petroleum industry, especially in offshore directional wells and pipelines. Previous studies have shown that the phenomenon of flow pattern transition in stratified flow can be related to the interfacial wave structure (problem of hydrodynamic instability). The transition from stratified flow to stratified with mixture at the interface has been studied by several authors and the physics behind the phenomenon has been already explained, basically by the tearing of droplets from the interfacial wave crest. Techniques based on a temporal analysis of the hydrodynamic stability for the proposition of transition criteria are often found in the literature. However, at certain inlet flow conditions, it was observed that the flow pattern changes along the test line. The flow enters the test line as wavy stratified flow and then, several diameters from the pipe inlet, the transition to elongated-bubbles flow occurs. It was also observed that the location where the transition occurs also changes depending on the phases superficial velocities. It seems that this phenomenon occurs due to interfacial tension and contact angle effects. The one-dimensional two-fluid model, linear stability theory (spatial approach) and experimental data of the interfacial wave properties are used to study the flow and a new transition criterion based on the wave celerity is proposed. The stratified-flow spatial transition occurred outside the region delimitated as stable by the linear theory; so nonlinear effects are prominent. The method of characteristics was used as an attempt to predict the point in space at which the transition occurs. The experimental work was done at the experimental facility of the Thermal-fluids Engineering Laboratory; experimental data allowed a new oil-water flow map and interfacial wave properties were acquired. The agreement between data and prediction is encouraging.

[pt] No presente trabalho estudou-se numericamente a instabilidade das ondas na interface do escoamento estratificado de água e óleo em um canal plano. Esse padrão de escoamento, associado ao estágio inicial da formação de golfada, é comum em aplicações industriais, de áreas como produção de petróleo, nuclear, química e muitas outras. Através da introdução de perturbações controladas na interface do escoamento estratificado, analisou-se a evolução dessas perturbações à luz das teorias de estabilidade hidrodinâmica. Os experimentos numéricos foram realizados utilizando o método de Volume of Fluid (VOF) do simulador comercial ANSYS Fluent versão 15.0. Analisou-se o comportamento do escoamento em dois regimes distintos com relação a amplitude das ondas interfaciais. No primeiro regime, empregaram-se ondas pequenas o suficiente para que efeitos não lineares fossem desprezíveis. Os resultados obtidos apresentaram boa concordância com as previsões fornecidas por um solver das equações de Orr-Sommerfeld, para escoamento bifásico estratificado em um canal, indicando que a ferramenta numérica foi capaz de reproduzir o comportamento das ondas interfaciais. Mostrou-se que existe uma faixa de amplitudes, em torno de 0,2 porcento da altura do canal, a partir da qual os efeitos não lineares se tornam relevantes. No regime não linear foram avaliados diferentes cenários de interação não linear entre ondas, os quais geralmente são associados a transição do regime do escoamento estratificado para golfadas. Identificou-se o cenário mais relevante, analisando-se,a eficiência de cada uma dessas interações isoladamente. Observou-se que interações não lineares entre ondas de comprimento parecido são as que crescem mais rapidamente. Esse mecanismo parece ser dominante também na presença de um grande número de ondas, como é o caso esperado em um evento natural. Utilizou-se um modelo fracamente não linear, baseado nas equações de Stuart-Landau, para modelar o comportamento das ondas no escoamento, obtendo-se excelente concordância com os resultados das simulações. Isso é interessante do ponto de vista prático, pois sugere que modelos não lineares simples, como é o caso da equação de Stuart-Landau, podem ser implementados para melhorar as ferramentas utilizadas para prever mudanças de regime em escoamentos bifásicos. / [en] In the present work, the instability of waves at the interface of the stratified flow of water and oil in a plane channel was numerically studied. This flow pattern, which is associated with the initial stages of slug formation, is common in industrial application in areas such as oil production, nuclear, chemical and many others. Through the introduction of controlled perturbations at the interface of a stratified flow, the evolution of the perturbations was analyzed based on hydrodynamics stability theories. Numerical experiments were performed using the Volume of Fluid (VOF) method of the ANSYS Fluent release 15.0 commercial simulator. The behavior of the flow in two different regimes with respect to the amplitude of the interfacial waves was analyzed. In the first regime, small enough waves were employed so that non-linear effects were negligible. The results obtained presented good agreement with the predictions provided by a solver of the Orr-Sommerfeld equations for stratified two-phase flow in a channel, indicating that the numerical tool was able to reproduce the behavior of the interfacial waves. It was shown that there is a range of amplitudes, around 0.2 per cent of the channel height, above which the non-linear effects become relevant. In the nonlinear regime, different scenarios of nonlinear interaction between waves, which are usually associated with transition from stratified flow pattern to slug flow, were evaluated. The most relevant scenario was identified, based on the efficiency of each independent interaction. It was observed that non-linear interactions between waves of similar length present the fastest growth. This mechanism seems to be dominant also in the presence of a large number of waves, as present in natural events. A weakly nonlinear model, based on the Stuart- Landau equations, was employed to model the wave behavior in the flow, obtaining an excellent agreement with the results of the simulations. This is interesting from a practical point of view, since it suggests that simple nonlinear models, such as the Stuart-Landau equation, can be implemented to improve the tools used to predict regime changes in two-phase flows.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:54Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-04-29Bitstream added on 2014-06-13T18:08:49Z : No. of bitstreams: 1 slade_gg_me_sjrp.pdf: 1409630 bytes, checksum: 016bbc3e589fef407db769347efaba7e (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A dinâmica do DNA apresenta movimentos de grande amplitude e localizados ao longo da cadeia que, mesmo na sua temperatura biológica, são capazes de abrir um único par de bases. Com o objetivo de compreender essa dinâmica, discutimos a formação e a estabilidade de soluções espacialmente localizadas e periódicas no tempo, breathers, no modelo de Peyrard-Bishop. O limite anticontínuo é utilizado para gerar o breather, então no início o acoplamento entre os osciladores é nulo. Depois de construir o breather, nós utilizamos a teoria de Floquet para estudar sua estabilidade. Os resultados foram analisados pelos multiplicadores de Floquet e a dinâmica energética do sistema. Teste com diferentes frequências do breather e intervalos de acoplamento foram feitos; esses parâmetros estão intimamente relacionados com a energia do sistema. / A dinâmica do DNA apresenta movimentos de grande amplitude e localizados ao longo da cadeia que, mesmo na sua temperatura biológica, são capazes de abrir um único par de bases. Com o objetivo de compreender essa dinâmica, discutimos a formação e a estabilidade de soluções espacialmente localizadas e periódicas no tempo, breathers, no modelo de Peyrard-Bishop. O limite anticontínuo é utilizado para gerar o breather, então no início o acoplamento entre os osciladores é nulo. Depois de construir o breather, nós utilizamos a teoria de Floquet para estudar sua estabilidade. Os resultados foram analisados pelos multiplicadores de Floquet e a dinâmica energética do sistema. Teste com diferentes frequências do breather e intervalos de acoplamento foram feitos; esses parâmetros estão intimamente relacionados com a energia do sistema.

O escoamento estratificado óleo-água é comum na indústria de petróleo, em particular em poços direcionais e oleodutos. Estudos recentes mostram que o fenômeno de transição de padrões de escoamento de fases separadas pode estar relacionado à estrutura ondulatória da interface do escoamento (problema de estabilidade hidrodinâmica). A transição do padrão estratificado ao padrão estratificado com mistura na interface foi estudada por diversos autores sendo que a física envolvida está clara, e o fenômeno ocorre pelo arrancamento de gotículas da crista da onda interfacial. Técnicas baseadas na análise temporal da estabilidade hidrodinâmica para a proposição de critérios de transição são comumente encontradas na literatura. Entretanto, para certas condições de escoamento, foi observado que o padrão de escoamento estratificado muda ao longo da tubulação. O escoamento adentra a tubulação como estratificado ondulado e alguns diâmetros após a entrada ocorre a transição para o padrão bolhas alongadas. Foi também observado que o ponto no espaço em que o fenômeno ocorre varia com a elevação ou decréscimo das velocidades superficiais das fases. Aparentemente, tal fenômeno ocorre devido a efeitos de tensão interfacial e ângulo de contato. O modelo de dois fluidos unidimensional, a teoria da estabilidade hidrodinâmica linear (análise espacial) e dados experimentais das propriedades da onda interfacial são utilizados para estudo do escoamento, levando a um novo critério de transição em função da velocidade da onda interfacial. O fenômeno de transição espacial do padrão estratificado ocorre fora da região delimitada como estável pela teoria linear; assim, efeitos não lineares são predominantes e uma teoria que leve em consideração tais efeitos se faz necessária. O método das características foi utilizado e buscou-se prever o ponto no espaço em que a transição ocorre. O estudo experimental foi realizado em montagem experimental do Laboratório de Engenharia Térmica e Fluidos; dados experimentais permitiram a obtenção de uma nova carta de fluxo óleo-água e propriedades da onda interfacial. As comparações entre dados e previsões dos modelos são encorajadoras. / The stratified oil-water flow pattern is of common occurrence in the petroleum industry, especially in offshore directional wells and pipelines. Previous studies have shown that the phenomenon of flow pattern transition in stratified flow can be related to the interfacial wave structure (problem of hydrodynamic instability). The transition from stratified flow to stratified with mixture at the interface has been studied by several authors and the physics behind the phenomenon has been already explained, basically by the tearing of droplets from the interfacial wave crest. Techniques based on a temporal analysis of the hydrodynamic stability for the proposition of transition criteria are often found in the literature. However, at certain inlet flow conditions, it was observed that the flow pattern changes along the test line. The flow enters the test line as wavy stratified flow and then, several diameters from the pipe inlet, the transition to elongated-bubbles flow occurs. It was also observed that the location where the transition occurs also changes depending on the phases superficial velocities. It seems that this phenomenon occurs due to interfacial tension and contact angle effects. The one-dimensional two-fluid model, linear stability theory (spatial approach) and experimental data of the interfacial wave properties are used to study the flow and a new transition criterion based on the wave celerity is proposed. The stratified-flow spatial transition occurred outside the region delimitated as stable by the linear theory; so nonlinear effects are prominent. The method of characteristics was used as an attempt to predict the point in space at which the transition occurs. The experimental work was done at the experimental facility of the Thermal-fluids Engineering Laboratory; experimental data allowed a new oil-water flow map and interfacial wave properties were acquired. The agreement between data and prediction is encouraging.