Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-04-10T11:52:49Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_EstudoExperimentalReator.pdf: 6155129 bytes, checksum: 1a054f005cea1bbb8517a8f33aabd18a (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2014-06-18T15:55:34Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_EstudoExperimentalReator.pdf: 6155129 bytes, checksum: 1a054f005cea1bbb8517a8f33aabd18a (MD5) / Made available in DSpace on 2014-06-18T15:55:34Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_EstudoExperimentalReator.pdf: 6155129 bytes, checksum: 1a054f005cea1bbb8517a8f33aabd18a (MD5) Previous issue date: 2011 / Um leito de gaseificação de pequena escala foi projetado, construído e operado com o objetivo de investigar os parâmetros que influenciam o processo de gaseificação de um leito fixo de caroço de açaí. O reator é do tipo topo aberto downdraft estratificado, de dimensões de 15 cm de diâmetro interno por 1,5 m de altura, com isolamento térmico. O gás produzido foi coletado a jusante do leito de gaseificação e condensado para remoção de alcatrão, o qual foi posteriormente quantificado em titulador Karl Fisher. Após remoção do alcatrão o gás foi introduzido em um Micro GC para quantificação dos percentuais molares de H2, CO, N2 e CH4. O perfil de temperatura do leito foi medido com termopares tipo K posicionados ao longo do eixo longitudinal do leito em distâncias de 10 cm. A vazão de ar foi medida com auxilio de um tubo de Pitot e um micromanômetro. As aquisições dos dados de temperatura foram feitas por um data logger e vazão mássica do ar sendo feita usando comunicação RS232 do micromanômetro. Os procedimentos experimentais foram feitos ao longo de 4 horas de operação do leito de gaseificação, com consumo médio de biomassa de 1,6 kg/h, com 6 dados do perfil de temperatura, vazão mássica de ar, perda de carga do leito e concentração dos gases obtidos no processo de gaseificação e quantificação do teor de alcatrão condensável presente no gás. Verificou-se que o gaseificador de leito de açaí pode ser operado através de uma gama bastante ampla de taxas de fluxo de ar de 2 a 5 kg/h, com a quantidade de energia do gás produzido variando de 5 a 15 MJ/h. As concentrações típicas dos gases obtidos no leito foram de 13% de H2, 11% de CO, 1,3% de CH4. A eficiência máxima de gás frio de 57% e teor médio de alcatrão de 155 g/m3. / A bed of small-scale gasifier was a designed, built and operated in order to investigate the parameters that influence the gasification process of a fixed bed of açai seeds. The reactor type was a stratified downdraft open top and the dimensions are 15 cm of inner diameter and 1.5 m of height, with thermal insulation. The gas produced was collected downstream of the gasification bed and condensed for tar removal, which was subsequently quantified by Karl Fisher titration. After removal of tar, the produced gas was introduced in a Micro GC to be quantified in molar percentage of H2, CO, N2 and CH4. The temperature profile of the bed was measured with thermocouples type K, positioned along the longitudinal axis of the bed, with a distance of 10 cm between each other. The air flow was measured using a Pitot tube and a micromanometer. The acquisition of temperature data was made by a datalogger and the mass air flow rate was logged using the RS232 communication of the micromanometer. The experimental procedures were performed over 4 hours of operation of the gasification bed and the biomass average consumption was 1,6 kg/h. Six temperature profiles, mass flow of the incoming air, the bed pressure drop, concentrations of gases and tar content in the condensable gas, were obtained. It was found that the gasifier bed of acai can be operated in a wide range of air flow rates from 2 to 5 kg/h, with the amount of energy of the gas produced ranging from 5 to 15 MJ/h. The typical concentrations of gases obtained for the produced gas were 13% of H2, 11% of CO, 1,3% and CH4. The maximum cold gas efficiency resulted in 57% and and average tar content was 155 g/m3.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-04-11T12:33:30Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_InteracaoCfdDem.pdf: 2681948 bytes, checksum: b188acc52b2161b5a81d5b6d7c138a87 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2014-09-01T13:03:38Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_InteracaoCfdDem.pdf: 2681948 bytes, checksum: b188acc52b2161b5a81d5b6d7c138a87 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-09-01T13:03:38Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_InteracaoCfdDem.pdf: 2681948 bytes, checksum: b188acc52b2161b5a81d5b6d7c138a87 (MD5) Previous issue date: 2013 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A fluidização de partículas é amplamente utilizada na indústria, principalmente devido às altas taxas de transferência de calor e massa entre as fases. O acoplamento entre a Dinâmica dos Fluidos Computacional (CFD – Computational Fluid Dynamics) e o Método dos Elementos Discretos (DEM – Discrete Element Method) tem se tornado atrativo para a simulação de fluidização, já que nesse caso o movimento das partículas é analisado de forma mais direta do que em outros tipos de abordagens. O grande problema do acoplamento CFD-DEM é a alta exigência computacional para rastrear todas as partículas do sistema, o que leva ao uso de estratégias de redução do tempo de simulação que em caso de utilização incorreta podem comprometer os resultados. O presente trabalho trata da aplicação do acoplamento CFD-DEM na análise de fluidização de alumina, que é um problema importante para o setor mineral. Foram analisados diversos parâmetros capazes de influenciar os resultados e o tempo de simulação como os passos de tempo, os modelos de arrasto, a distribuição granulométrica das partículas, a constante de rigidez, a utilização de partículas representativas com tamanho maior que o das partículas reais, etc. O modelo de força de interação DEM utilizado foi o modelo de mola e amortecedor lineares (LSD – Linear Spring Dashpot). Todas as simulações foram realizadas com o software ANSYS FLUENT 14.5 e os resultados obtidos foram comparados com dados experimentais e da literatura. Tais resultados permitiram comprovar a capacidade do modelo linear LSD em predizer o comportamento global de leitos de alumina e reduzir o tempo de simulação, desde que os parâmetros do modelo sejam definidos de forma adequada. / The particle fluidization process is widely used in the industry, mainly due to the high heat and mass transfer rates between the phases. The coupling between the Computational Fluid Dynamics (CFD) and the Discrete Element Method (DEM) has become attractive for the simulation of fluidization, because in this case the particles movement is analyzed in a more direct way than in other types of approaches. The main problem with the CFD-DEM coupling is the high demand for computational capacity in order to track the movement of all the particles in the system, what it leads to the use of some strategies to reduce the simulation time which in case of incorrect usage can prejudice the results. The present work deals with the application of the CFD-DEM coupling in the analysis of alumina fluidization, which is an important problem for the mineral sector. It were analyzed several parameters capable of influencing the results and the simulation time like the time steps, the drag models, the particle size distribution, the spring constant, the usage of representative particles bigger than the actual particles, etc. The DEM model used was the Linear Spring Dashpot model (LSD). All the simulations were carried out with the software ANSYS FLUENT 14.5 and the results obtained were compared with experimental data and the data available in the literature. These results allowed to verify the capability of the Linear Spring Dashpot Model for predicting the global behavior of alumina beds and reducing the simulation time, since the model parameters are defined adequately.

Submitted by Cássio da Cruz Nogueira (cassionogueirakk@gmail.com) on 2017-02-03T12:33:18Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_EstudoMagnetoHidrodinamica.pdf: 10996400 bytes, checksum: 11a672347f3d275d1daa521bc6abd6af (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-02-07T16:42:39Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_EstudoMagnetoHidrodinamica.pdf: 10996400 bytes, checksum: 11a672347f3d275d1daa521bc6abd6af (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-07T16:42:39Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_EstudoMagnetoHidrodinamica.pdf: 10996400 bytes, checksum: 11a672347f3d275d1daa521bc6abd6af (MD5) Previous issue date: 2015-11-27 / SEDECT/PA - Secretaria de Estado de Desenvolvimento, Ciência e Tecnologia / O presente trabalho apresenta o estudo da magnetohidrodinâmica para o escoamento de fluidos em regiões com diferentes formas geométricas. O uso de técnicas de transformadas integrais, no caso GITT, foi utilizada para obter soluções das equações da Quantidade de Movimento e da Transferência de Energia. Em cada caso foi obtida uma solução híbrida (analítica-numérica) que foram tratadas com códigos computacionais que permitiram a análise dos campos de velocidade, de temperaturas e geração de entropia. Os resultados foram comparados com os resultados obtidos em situações clássicas da literatura e também com resultados atuais, mostrando a eficiência e capacidade da técnica utilizada. / The present work presents the study of magnetohydrodinamics for the outflow of fluids in ducts with different geometric shapes. The integral transforms technics, in this case GITT, were used to obtain solutions of the momentum and energy transfer equations. In each case a hybrid (analytical-numerical) solution was obtained, and they were treated with computational codes that allowed the analysis of the velocity, temperature and entropy fields. The results were compared with the results obtained in classic situations of the literature and also with the actual results, showing the efficiency and capacity of the utilized technique.

Submitted by Cássio da Cruz Nogueira (cassionogueirakk@gmail.com) on 2017-02-13T15:02:02Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_TecnicaTransformadaIntegral.pdf: 2307667 bytes, checksum: 30f6ac18f38104dd2f4c8ed292bd330b (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-02-15T15:55:43Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_TecnicaTransformadaIntegral.pdf: 2307667 bytes, checksum: 30f6ac18f38104dd2f4c8ed292bd330b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-15T15:55:43Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_TecnicaTransformadaIntegral.pdf: 2307667 bytes, checksum: 30f6ac18f38104dd2f4c8ed292bd330b (MD5) Previous issue date: 2014-02-28 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / A Técnica da Transformada Integral Generalizada é aplicada na solução das equações de Navier-Stokes para um duto de geometria irregular na forma senoidal em um escoamento incompreensível e laminar. Para isso, foi utilizada a formulação em termos de função corrente. Um filtro geral foi adotado que se adapta ao contorno irregular para aumentar a convergência da solução. Foram analisadas diversas geometrias modificando-se a razão de comprimento (λ/a) e a razão de altura (Hmin/Hmax) para número de Reynolds na faixa de 25 a 400. Para o mesmo número de Reynolds elevando um dos dois parâmetros geométricos a recirculação do escoamento é menor e a diminuição de um dos parâmetros eleva a recirculação do escoamento. A recirculação no caso onde λ/a = 16 e Hmin/Hmax = 0.7 é pouco acentuada em Reynolds = 400. Considerando a configuração onde λ/a = 4 e Hmin/Hmax = 0.3 é possível gerar vorticidade em números de Reynolds de baixo valor (Re = 25). O fator de atrito, baseado nas forças viscosas, calculado apresentou o mesmo comportamento dos trabalhos da literatura. / The Generalized Integral Transform Technique is applied solve the Navier-Stokes equations for an irregular geometry duct in sinusoidal shape in an incomprehensible and laminar flow. The formulation was used in terms of current function. A general filter has been adopted that adapts to the irregular contour to increase the convergence of the solution. Different geometries were analyzed by modifying the length ratio (λ/a) and the height ratio (Hmin/Hmax) for Reynolds number in the range 25-400. For the same Reynolds number rising one of the two geometrical parameters the flow recirculation is lower and the decrease of the parameters increases the flow recirculation. The recirculation for λ/a = 16 and Hmin/Hmax = 0.7 is low in Reynolds = 400. Considering the configuration where λ/a = 4 and Hmin/Hmax = 0.3 the flow recirculation is observed at low Reynolds numbers (Re = 25). The friction factor, based on the viscous forces, calculated showed the same pattern of the literature.

Submitted by Nathalya Silva (nathyjf033@gmail.com) on 2017-04-24T20:05:30Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_TransportePneumaticoFluidizado.pdf: 9546577 bytes, checksum: 5b571941483f281d7416986286fe20a8 (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-04-26T13:40:04Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_TransportePneumaticoFluidizado.pdf: 9546577 bytes, checksum: 5b571941483f281d7416986286fe20a8 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-26T13:40:04Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_TransportePneumaticoFluidizado.pdf: 9546577 bytes, checksum: 5b571941483f281d7416986286fe20a8 (MD5) Previous issue date: 2011-08 / Este trabalho é uma contribuição à ciência e à aplicação da tecnologia desenvolvida sobre leito e transporte fluidizado de materiais particulados usados nos processos industriais. No caso de leitos fluidizados desenvolveu-se uma equação semi-empírica para predição da velocidade mínima de fluidização da alumina fluoretada, pó de crosta e outros materiais particulados usados nos processos industriais com resultados bastantes satisfatórios comparados com os resultados experimentais em relação às equações disponíveis na literatura. Estudou-se também o comportamento dos ângulos de repouso e de fricção interno interpartículas propondo-se equações constitutivas para esses ângulos para alumina fluoretada como função da velocidade superficial de fluidização. Em uma segunda etapa propõem-se uma equação para predição da capacidade de transporte de calhas e tubos fluidizados com resultados de boa qualidade em relação aos experimentos realizados nos tubos fluidizados. Este tubo fluidizado por sua concepção pode operar em ângulos ascendentes em relação ao plano horizontal sendo uma contribuição tecnológica desta tese para diminuição da taxa kWh/ton de material particulado manuseados nos processos industriais. / This work is a contribution to science and applied technology developed to fluidized bed and fluidized motion conveying used in the powder handling of the industrial processes. In the case of fluidized bed it is proposed an empirical equation to predict the minimum fluidization velocity for the fluoride alumina, crust powder and others powders used in the industrial processes with good results compared with the experiments and the equations available in the literature. It was also studied the constitutive equations to predict the behavior of the angle of repose and interparticles friction as a function of the superficial velocity of fluidization. In a second step it is proposed an equation to predict the capacity of the Air Pneumatic Fluidized Conveyor with good results compared with the experiments for fluoride alumina. The Air Fluidized Conveyor is a contribution to applied technology reducing the consumption of energy, it operates even in upward direction, and so, decreasing the rate kWh/ton in the powder handling of the industrial processes.

Diversas aplicações industriais envolvem escoamentos multifásicos, como é o caso das operações de produção de petróleo em águas profundas, onde partículas sólidas, como areia ou hidratos, podem estar presentes, dando origem ao escoamento sólido-líquido-gás. O escoamento no padrão golfadas é frequentemente encontrado em linhas de produção de petróleo provocado pela topografia do terreno. É de grande valia para a indústria, a compreensão da dinâmica deste tipo de escoamento para o projeto de linhas de produção de óleo e gás, assim como para o dimensionamento de separadores e equipamentos. Nesse contexto, o presente trabalho experimental caracteriza o escoamento de três fases, gás-sólidolíquido em um tubo horizontal, visando determinar o impacto das partículas sólidas sintéticas (similares aos hidratos de gás) sobre os parâmetros característicos do escoamento em golfadas (velocidade da frente da bolha, frequência de passagem da célula unitária, comprimento da bolha e do pistão). Os testes experimentais foram realizados utilizando partículas sólidas, com massa específica semelhante às partículas de hidratos de gás, dispersas na fase líquida. Partículas sintéticas modelo de polietileno de 0,5 mm de diâmetro e 938 kg/m3 de massa específica foram utilizadas como a fase sólida. Água e ar comprimido foram utilizados como fase líquida e gasosa, respectivamente. A seção de testes compreende uma tubulação de 26 mm de diâmetro interno e 9 m de comprimento. As estruturas do escoamento foram monitoradas por meio de sensores resistivos e uma câmara de alta velocidade. Diversas combinações de velocidades superficiais de líquido e gás, que garantam o padrão intermitente em golfadas, e diferentes concentrações de partículas foram aplicadas nos testes. Os sinais obtidos foram processados e apresentados através de funções densidade de probabilidade (PDF) e valores médios. Estes valores obtidos foram discutidos e comparados com o escoamento bifásico em golfadas líquido-gás para condições semelhantes. Pôde ser observado que as partículas sólidas influenciam positivamente na velocidade da frente da bolha e a frequência, e influenciam negativamente nos comprimentos do pistão e da bolha. / Multiphase flows appear during a large number of industrial operations, as in the case of oil and gas offshore production operations, where solid particles, such as sand and hydrates may occasionally be present in the flow, starting the solid-liquid-gas flow. Slug flow in ducts is a frequently observed flow regime in oil and gas transportation lines. The onset of this kind of flow is due to instabilities generated by irregular pipe topography. Understanding the hydrodynamics of the slug flow is significant in the design of crude oil production lines as well as in the project of equipment involved in oil and gas operations. The present work experimentally characterizes the gas-liquid-solid three-phase flows in a horizontal pipe. The objective here is to determine the role played by solid particles (similar to hydrates) on the characteristic parameters of slug flows, namely the bubble front velocity, unit cell frequency and bubble and liquid slug lengths. Experimental tests with solid particles (whose specific mass are similar to those of the hydrate particles) dispersed in the liquid were carried out. The test section comprised a 26 mm ID, 9 m long transparent acrylic pipe. The flow structures were monitored and measured by means of resistive sensors and a high-speed camera. Several pairs of gas and liquid superficial velocities, for which the slug flow regime was observed, at different solid particle concentration were investigated during the tests. Synthetic standard 0.5 mm diameter polyethylene particles with 938 kg/m3 density constituted the solid phase. Water and compressed air were used as the liquid and gas phase, respectively. The signals captured during the tests were processed and presented in terms of a probability density function (PDF) and averaged values. The experiments and their results are discussed and compared to the two-phase gas-liquid flows at similar conditions. It was observed that solid particles influence positively the bubble front velocity and frequency, and influence negatively the piston and bubble lengths.

CAPES; Petrobras / O escoamento dos materiais elastoviscoplásticos é tradicionalmente associado a duas grandezas críticas que precisam ser superadas para que o material se desestruture sob cisalhamento: a tensão e a deformação limites de escoamento, que definem o ponto limite de escoamento do material. Além disso, a natureza viscoelástica desses materiais dá origem a outra transição induzida pelo cisalhamento: a transição entre os regimes de viscoelasticidade linear e não linear. Esse trabalho tem por objetivo fornecer evidências experimentais que esclareçam a relação entre essas duas transições em um material elastoviscoplástico comercial, um gel de cabelo, testado em reômetros rotacionais. Foi observado que o material passa do regime de viscoelasticidade linear para o não linear a tensões e deformações menores do que as tensões e deformações críticas que são normalmente associadas ao limite de escoamento em experimentos de patamares de taxas de deformação, de fluência e em varreduras oscilatórias de amplitude de tensões. Além disso, notou-se que os métodos propostos na literatura para caracterizar o limite de escoamento forneceram valores de tensões e deformações limite de escoamento que variam muito de um teste para outro e de acordo com o tempo característico de casa experimento. As grandezas propostas para caracterizar o limite de viscoelasticidade linear, por sua vez, apresentaram variações menores não somente entre os diferentes tipos de experimentos realizados, mas também entre as condições experimentais avaliadas para cada tipo de experimento. Finalmente, observou-se que o limite de viscoelasticidade linear avaliado com os três diferentes tipos de experimentos é da mesma ordem de grandeza do limite de reversibilidade de deformação irreversíveis passam a ser observadas acima do limite de viscoelasticidade linear, que dessa forma pode ser compreendido como uma estimativa do limite do escoamento do material. / The yielding of elastoviscoplastic materials is usually associated to two critical quantities that must be surpassed for the material’s breakdown: the yield stress and the yield strain, which define the material’s yield point. Futhermore, the viscoelastic nature of these materials gives raise to another transition induced by shearing, from the linear to the non-linear viscoelastic range. This work aims to elucidate the role of the linear-to-nonlinear transition on the yielding of a commercial elastoviscoplastic material, a hair gel, in rotational rheometers. The material was observed to leave the linear viscoelastic region at critical stresses and strains smaller than those associated to the yield point in constant shear rate, creep and oscillatory stress amplitude sweeps experiments. Besides that, the methods proposed in literature to characterize the yield point led to yield stresses and strains that varied significantly among the types of experiments and among the characteristic time-scales of each one of the experiments performed. The critical quantities that define the linear viscoelastic limit, on the other hand, showed a smaller variation not only with the types of experiments performed, bur also with the different time scales of each one of the experiments performed. Finally, the linear viscoelastic limit evaluated through the shear rate, creep and oscillatory stress amplitude sweeps testes was in the same order of magnitude of the strain reversibility limit measured in recovery experiments. Therefore, one can deduce that irreversible deformations start to take above the linear viscoelastic limit, which can thus be understood as an alternative measure of the yield point for elastoviscoplastic materials.

Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Esta tese tem por objetivo propor uma estratégia de obtenção automática de parâmetros hidrodinâmicos e de transporte através da solução de problemas inversos. A obtenção dos parâmetros de um modelo físico representa um dos principais problemas em sua calibração, e isso se deve em grande parte à dificuldade na medição em campo desses parâmetros. Em particular na modelagem de rios e estuários, a altura da rugosidade e o coeficiente de difusão turbulenta representam dois dos parâmetros com maior dificuldade de medição. Nesta tese é apresentada uma técnica automatizada de estimação desses parâmetros através deum problema inverso aplicado a um modelo do estuário do rio Macaé, localizado no norte do Rio de Janeiro. Para este estudo foi utilizada a plataforma MOHID, desenvolvida na Universidade Técnica de Lisboa, e que tem tido ampla aplicação na simulação de corpos hídricos. Foi realizada uma análise de sensibilidade das respostas do modelo com relação aos parâmetros de interesse. Verificou-se que a salinidade é uma variável sensível a ambos parâmetros. O problema inverso foi então resolvido utilizando vários métodos de otimização através do acoplamento da plataforma MOHID a códigos de otimização implementados em Fortran. O acoplamento foi realizado de forma a não alterar o código fonte do MOHID, possibilitando a utilização da ferramenta computacional aqui desenvolvida em qualquer versão dessa plataforma, bem como a sua alteração para o uso com outros simuladores. Os testes realizados confirmam a eficiência da técnica e apontam as melhores abordagens para uma rápida e precisa estimação dos parâmetros. / This thesis presents a strategy for automatically obtaining hydrodynamic and transport parameters by means of the solution of inverse problems. Obtaining the parameters of a physical model represents a major problem in its calibration, and this is largely due to the difficulty associated to the field measurements of these parameters. In particular by modeling rivers and estuaries, the roughness height and the turbulent diffusion coefficient represent two of the most difficult parameters to measure or estimate. Here, an automated technique for estimation of these parameters through an inverse problem is applied to a model of the Macaé estuary, located in northern Rio de Janeiro. For this investigation, hydrodynamic and transport models were built in the MOHID platform, developed in the Technical University of Lisbon, which has had wide application in simulation of water bodies. A sensitivity analysis was performed regarding the model responses with respect to the parameters of interest. It was verified that salinity is a sensitive variable for both parameters. The inverse problem was then solved using various optimization methods by coupling the MOHID platform to optimization codes implemented in Fortran. The coupling was carried in a way to not change the MOHID source code, allowing the use of the computational tool here developed in any version of this platform, as well as its modification for use with other simulators. The tests confirm the efficiency of the technique and suggest the best approaches for a fast and accurate estimation of the parameters.

Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Esta tese tem por objetivo propor uma estratégia de obtenção automática de parâmetros hidrodinâmicos e de transporte através da solução de problemas inversos. A obtenção dos parâmetros de um modelo físico representa um dos principais problemas em sua calibração, e isso se deve em grande parte à dificuldade na medição em campo desses parâmetros. Em particular na modelagem de rios e estuários, a altura da rugosidade e o coeficiente de difusão turbulenta representam dois dos parâmetros com maior dificuldade de medição. Nesta tese é apresentada uma técnica automatizada de estimação desses parâmetros através deum problema inverso aplicado a um modelo do estuário do rio Macaé, localizado no norte do Rio de Janeiro. Para este estudo foi utilizada a plataforma MOHID, desenvolvida na Universidade Técnica de Lisboa, e que tem tido ampla aplicação na simulação de corpos hídricos. Foi realizada uma análise de sensibilidade das respostas do modelo com relação aos parâmetros de interesse. Verificou-se que a salinidade é uma variável sensível a ambos parâmetros. O problema inverso foi então resolvido utilizando vários métodos de otimização através do acoplamento da plataforma MOHID a códigos de otimização implementados em Fortran. O acoplamento foi realizado de forma a não alterar o código fonte do MOHID, possibilitando a utilização da ferramenta computacional aqui desenvolvida em qualquer versão dessa plataforma, bem como a sua alteração para o uso com outros simuladores. Os testes realizados confirmam a eficiência da técnica e apontam as melhores abordagens para uma rápida e precisa estimação dos parâmetros. / This thesis presents a strategy for automatically obtaining hydrodynamic and transport parameters by means of the solution of inverse problems. Obtaining the parameters of a physical model represents a major problem in its calibration, and this is largely due to the difficulty associated to the field measurements of these parameters. In particular by modeling rivers and estuaries, the roughness height and the turbulent diffusion coefficient represent two of the most difficult parameters to measure or estimate. Here, an automated technique for estimation of these parameters through an inverse problem is applied to a model of the Macaé estuary, located in northern Rio de Janeiro. For this investigation, hydrodynamic and transport models were built in the MOHID platform, developed in the Technical University of Lisbon, which has had wide application in simulation of water bodies. A sensitivity analysis was performed regarding the model responses with respect to the parameters of interest. It was verified that salinity is a sensitive variable for both parameters. The inverse problem was then solved using various optimization methods by coupling the MOHID platform to optimization codes implemented in Fortran. The coupling was carried in a way to not change the MOHID source code, allowing the use of the computational tool here developed in any version of this platform, as well as its modification for use with other simulators. The tests confirm the efficiency of the technique and suggest the best approaches for a fast and accurate estimation of the parameters.

Submitted by maria angelica Varella (angelica@sibi.ufrj.br) on 2018-02-23T17:52:19Z No. of bitstreams: 1 155807.pdf: 2798696 bytes, checksum: 30de9149b22b84ea3bb0a0ae333d48cb (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-23T17:52:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 155807.pdf: 2798696 bytes, checksum: 30de9149b22b84ea3bb0a0ae333d48cb (MD5) Previous issue date: 1981-07 / CNPq / Estuda a ocorrência de anomalias de secas e de chuvas no Nordeste do Brasil, causada pela maior ou menor variação dos sistemas sinóticos de pressão, localizados nas médias e altas latitudes do hemisfério norte, através do mecanismo de forçamento lateral. Para isto, foi feito um estudo diagnóstico, correlacionando estas anomalias com os fluxos de quantidade de movimento, de energia potencial e com os campos de movimentos horizontais e verticais. Posteriormente, foi elaborado um modelo físico-matemático, com as condições de contorno apropriadas decorrentes de análise dos dados, a fim de simular, entender e poder constatar os fatos anteriormente diagnosticados. Foram utilizados dados do campo do vento para um período de dez anos (1968-77), aproximadamente. Os resultados diagnosticados indicam que nos meses dos anos secos (chuvosos) os desvios dos escoamentos de nordeste, com relação aos campos dos ventos normais climatológicos, são relativamente mais fracos (intensos) em direção a região do Nordeste semiárido do Brasil. Havendo boa concordância com os resultados de Namias, que os centros das altas localizadas no oceano Atlântico Sul nos meses chuvosos (secos) encontram-se relativamente mais (menos) ao sul do litoral do Nordeste, em concordância também com os resultados de Hastenrath e Heller. Com respeito aos fluxos de |v 'ϕ' |e |u ' v '|, que seus valores e suas respectivas curvas, concordam com os resultados de Mak. Estes resultados serviram para caracterizar a latitude crítica e evidenciar que grande parte dos fluxos de quantidade de movimento proveniente da região equatorial da América do Sul em direção ao hemisfério norte, origina-se na região compreendida em 50°W e 20ºW. Na simulação, usou-se um modelo de equações primitivas de duas camadas, com uma condição de contorno na fronteira voltada para o hemisfério norte do tipo estado básico mais pertubação estacionária (componente de maior amplitude oriunda da análise em série de Fourier dos desvios dos parâmetros u e v com relação ao campo de vento climatológico). A solução é obtida integrando-se no tempo, a partir de um campo inicial em balanço geostrófico. Obteve-se, apôs 5-6 dias de integração, uma solução quase-estacionária, confinada na região equatorial, mostrando, conforme Mak, a possível existência de interação entre os movimentos de latitudes médias e os trópicos, pelo menos num modelo de diferenças finitas e não-linear. Constatou-se no caso chuvoso (seco), uma convergência no nível de 750 mb relativamente menos (mais) a oeste do litoral norte do nordeste brasileiro, indicando, ao nível de 500 mb, movimentos ascendentes mais (menos) intensos próximos ao litoral do nordeste brasileiro e na própria região mais ao norte para o caso chuvoso (seco). / Study the drought and rain anomalies in the Northeast of Brazil. This can be caused by the variations in the synoptic pressure systems located in the middle and high latitudes of the Northern Hemisphere, mechanism of lateral forcing. To achieve this is a diagnostic study was undertaken to colletate these anomalies with the fluxes of momentum and potential energy and the wind field. A physical mathematical model was then formulated using appropriate boundary conditions in arder to simulate and to understand how the anomalies are set in the equatorial region, and verified against the diagnostic studies. The diagnostic studies show that for the month of dy (.rainy) years the flow deviation-from the trade winds compared with the normal wind field are relatively weak (intense) in the direction of the Semi-Arid Northeast Brazil. This agrees well with Namias results that the synoptic high pressure systems located in the South Atlantic Ocean in the rainy, (dry) months are, found more (less) to the south of the Northeast coast, also in agreement with the results of Hastenrath and Heller. With respect to the quantities |v 'ϕ' |e |u ' v '| their values and correspondent curves agree with the results of Mak. These results caracterize the critical latitude and show that a great part of the momentum flux from the equatorial region of South America towards the Northern Hemisphere originates in a equatorial region between 50°W e 20ºW. A two layer primitive equation rnodel was used in simulated study to understand the coupling mechanism. The boundary condition in the north hemisphere is of the type a basic state plus stationary perturbation (the greater amplitude component was found frorn the Fourier analysis of the parameters deviation u e v with respect to the normal wind field). A solution, confined in the equatorial region was obtained after 5-6 days of integration, in accordance with Mak. This shows a probable interaction between the middle latitude flows and the tropics (at least in non-linear finite difference model).In the rainy (dry) case a convergence was observed at 750 mb level, respectively more (less) west relative to the north coast of the Northeast region. At the 500 mb level vertical motions were observed more (less) intense near the Northeast coast and the norther part of the region for the rainy (dry) case.