Made available in DSpace on 2015-03-04T18:51:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ThesisPJBlanco.pdf: 22562695 bytes, checksum: 34983d37e0657dd57b20850da6311f78 (MD5) Previous issue date: 2008-06-05 / Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / O objetivo do presente trabalho é estabelecer bases teóricas bem fundadas, dentro do contexto variacional, a fim de dar unificação a diversos conceitos que surgem nas seguintes áreas: (i) a modelagem empregando modelos cinematicamente incompatíveis, (ii) a modelagem da interação fluido-estrutura usando métodos de domínios imersos e (iii) a modelagem constitutiva de materiais por meio de técnicas de multiescala. A motivação para abordar cada uma destas problemáticas, e o ponto em comum entre elas, é a modelagem do sistema cardiovascular humano. Portanto, a tese está dividida em três partes. Em primeiro lugar, estabelecem-se as bases variacionais para abordar de forma sistemática a formulação do problema de acoplamento de modelos que possuem cinemáticas incompatíveis. Esta maneira de tratar o problema permite estender os conceitos de forma direta para lidar com o acoplamento de modelos de diferente dimensão. Logo, estes conceitos são aplicados em duas situações, no acoplamento de modelos estruturais com diferentes cinemáticas subjacentes e, principalmente, no acoplamento de modelos de fluidodinâmica de diferente dimensão visando a modelagem do escoamento do sangue no sistema cardiovascular humano. Diversos exemplos e situações são contemplados neste último caso. Em segundo lugar, trata-se o problema de interação fluido-estrutura empregando idéias de imersão de domínios. Sempre dentro de um marco variacional claro e construtivo, colocam-se os princípios variacionais que governam a interação de um fluido com sólidos de forma arbitrária e com sólidos que podem ser caracterizados como estruturas delgadas. Assim, por um lado desenvolve-se o denominado método de domínios imersos que generaliza o método de elementos finitos imersos e o método de domínios fictícios. Por outro lado, constrói-se o método de cascas imersas que generaliza o conhecido método de contornos imersos. Apresentam-se também diversos exemplos numéricos de interação entre um fluido e corpos rígidos. Em terceiro e último lugar, trabalha-se com a modelagem constitutiva empregando técnicas de multiescala, novamente empregando o ferramental variacional. Aqui revisita-se a base teórica existente e realiza-se uma extensão das idéias usando princípios variacionais duais. Além disso, fornecem-se diversas implementações computacionais, as quais são usadas para apresentar dois exemplos, o primeiro na modelagem de materiais porosos e o segundo na modelagem do tecido biológico encontrado na conformação da parede arterial. Em todos os casos, o objetivo não é só prover uma forma final para a formulação de um problema, mas também desvendar o processo de construção que há por trás dos modelos, mostrando passo a passo as considerações utilizadas assim como as conseqüências de tais hipóteses. Com isto procura-se obter um ganho no entendimento dos conceitos teóricos envolvidos, assim como uma maior facilidade na aplicação destas idéias a novas situações.

O presente trabalho apresenta uma metodologia para simular, numericamente, o comportamento de um corpo flexível quando exposto a um determinado escoamento. Assim, objetiva-se criar a capacidade de efetuar análises aeroelásticas em ambientes industriais, em especial na indústria aeronáutica, através de procedimentos eficientes para o acoplamento de programas computacionais comerciais de dinâmica dos fluidos e de análise estrutural. O acoplamento pretendido é do tipo "transferência nos dois sentidos", em que o fluido gera cargas para a estrutura e esta, por sua vez, responde deformando-se; sendo que a nova geometria deformada fornece novas condições de contorno para a análise aerodinâmica. O ciclo de solução concomitante dos dois conjuntos de equações é repetido até que se possa caracterizar o comportamento aeroelástico da aeronave, ou da configuração de uma maneira geral, para dada condição de voo. Alguns dos fenômenos aeroelásticos que se tem interesse em analisar incluem divergência aeroelástica e flutter. Nos casos de aeroelasticidade estática, basta a utilização de simulações em regime permanente, devidamente acopladas ao modelo estrutural. O estudo de flutter consiste, por sua vez, em problemas de caracterização dinâmica do sistema aeroelástico, sendo necessário simular o regime transitório do sistema. Devido à existência de dados disponíveis na literatura, é utilizada a configuração da asa AGARD 445.6 para comparação de resultados. Os resultados obtidos demonstram que a metodologia proposta neste trabalho é válida para realizar análises aeroelásticas em um ambiente industrial.

Desde a década de 70, há um crescente interesse em simulações em computador de fenômenos físicos visto sua diversidade de aplicações. Dentre esses fenômenos, podem ser destacados a interação entre corpos rígidos, elásticos, plásticos, quebráveis e também fluidos. Neste trabalho realizamos a simulação de um desses fenômenos, o escoamento de fluidos, por um método conhecido como Smoothed Particles Hydrodynamics, uma abordagem lagrangeana baseada em partículas para resolução das equações que modelam o movimento do fluido. Várias são as vantagens de métodos lagrangeanos usando partículas sobre os que usam malhas, por exemplo, as propriedades do material transladam com as partículas como função do tempo, além da capacidade de lidar com grandes deformações. Dentre as desvantagem, destacamos uma deficiência relacionada ao ganho de energia total do sistema e estabilidade das partículas. Para lidar com isso, utilizamos uma abordagem baseada na lei da conservação da energia: em um sistema isolado a energia total se mantém constante e ela não pode ser criada ou destruida. Dessa forma, alterando o integrador temporal nós restringimos o aumento arbitrário de energia, tornando a simulação mais tolerante às condições iniciais / Since the late 70s, there is a growing interest in physically-based simulations due to its increasing range of application. Among these simulations, we may highlight interaction between rigid, elastic, plastic and breakable bodies and also fluids. In this work, one of these phenomena, fluid flow, is simulated using a technique known as Smoothed Particle Hydrodynamics, a meshless lagrangean method that solves the equations of the flow behavior of fluids. There are several advantages of meshless methods over mesh-based methods, for instance, the material properties are translated along with particles as a function of time and the ability to handle arbitrary deformations. Among the disadvantages, we may highlight a problem related to the gain of energy by the system and stability issues. In order to handle this, we used an approach based on the law of conservation of energy: in an isolated system the total energy remains constant and cannot be created or destroyed. Based on this, we used a technique that bounds the total energy and the simulation becomes less sensitive to initial conditions

O presente trabalho consiste no desenvolvimento de um código computacional baseado no método dos elementos finitos (MEF), para análise bidimensional de interação fluido-estrutura. Desenvolve-se um código bidimensional para dinâmica de fluidos compressíveis, viscosos ou não, em formulação Euleriana, com base no algoritmo CBS – characteristic based split. Então o código desenvolvido é adaptado para poder ser acoplado a um programa de formulação Lagrangeana para análise dinâmica de estruturas, o que é feito através do emprego da descrição Lagrangeana - Euleriana arbitrária (ALE). Por fim procede-se o acoplamento com um código para análise de estruturas, de formulação posicional e não linear geométrica, baseado no método dos elementos finitos. / The present work consists of the development of a computational code based on the element finite method for fluid-structure interaction analysis. A two-dimensional fluid dynamic Eulerian code is developed based on the CBS algorithm – characteristic based split. Then, the computational code is modified to be coupled with a Lagrangean structures dynamical code by using the arbitrary Lagrangean – Eulerian description (ALE). At the end, the coupling is made with a positional nonlinear geometrical structural dynamics code based on the finite element method.

Apresentam-se as bases teóricas do Método de Elementos Finitos (MEF) piezoelétrico, e a sua aplicação na modelagem de transdutores de ultra-som piezoelétricos, que consiste na determinação das características vibracionais (frequências de ressonância e anti-ressonância, modos de vibrar e coeficiente de acoplamento eletromecânico), obtenção da curva de admitancia, análise transiente da estrutura piezoelétrica sujeita a uma excitação pulsada e análise da influência da variação das constantes piezoelétricas do transdutor com o raio. Utilizando-se o MEF aplicado a acústica obteve-se o campo acústico gerado pelo transdutor operando em onda contínua, bem como iniciou-se o estudo da propagação de ondas num líquido, analisando-se as ondas geradas pela excitação pulsada de um pistão plano em contato com o fluido. Os modos de vibrar e os valores de frequências de ressonância obtidos para um transdutor, foram comparados com os resultados experimentais. / The theoretical basis of piezoelectric finite element method (FEM), and its application in piezoelectric ultrasonic transducer modelling is presented. Among these applications we have the calculation of resonance and antiresonance frequencies, vibration modes, piezoelectric coupling coefficient, admittance curve and transient analysis of piezoelectric structure excited by a short pulse. By means of piezoelectric FEM the influence of variation of piezoelectric constant with radius is analysed. It is discussed three kind of functions (linear, cosinoidal and Gaussian). This technique is called apodization. The acoustic filed generated by the transducer operating in continuous wave (CW) was calculated by using FEM applied to acoustic, considering the fluid-structure coupling. The study of wave propagation in liquids is started by using FEM, analyzing the waves generated by a plane piston in contact with the fluid, excited by a short pulse. For each case discussed above, all boundary conditions and hypothesis assumed in the construction of finite element models are discussed. Although the models considered are circular transducers, the concepts acquired can be expanded to other geometries. The vibrational modes were visualized by means of a laser interferometry technique (ESPI), and the admittance curves were measured by using an impedometer. These results were compared with the FEM results, and the models precision was discussed.

Submitted by Kelren Mota (kelrenlima@ufpa.br) on 2019-01-21T16:53:43Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_ExtracaoTransesterificacaoOleo.pdf: 2465629 bytes, checksum: e6f2d18397ce5cc0e1a89acc4c174abd (MD5) / Approved for entry into archive by Kelren Mota (kelrenlima@ufpa.br) on 2019-01-21T16:55:51Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_ExtracaoTransesterificacaoOleo.pdf: 2465629 bytes, checksum: e6f2d18397ce5cc0e1a89acc4c174abd (MD5) / Made available in DSpace on 2019-01-21T16:55:51Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_ExtracaoTransesterificacaoOleo.pdf: 2465629 bytes, checksum: e6f2d18397ce5cc0e1a89acc4c174abd (MD5) Previous issue date: 2018-11-23 / O palmiste é uma semente oleaginosa encontrada em frutos de Elaeis guineensis Jacq. e que representa um dos principais óleos consumidos no mundo, com uma produção média de 18,59 milhões de toneladas. Seu principal processo de obtenção é a extração por prensagem mecânica que gera, no mundo, aproximadamente 9,6 x 109 toneladas de resíduo também chamado de torta residual. Uma vez que esse resíduo pode ainda apresentar cerca de 12% de óleo remanescente, a extração por fluido supercrítico (EFS) é apresentada como uma alternativa à recuperação deste óleo. A extração por Soxhlet também foi feita para que fosse comparada com a EFS. Pressões de 150, 250 e 350 bar e temperaturas de 40, 60 e 80 °C foram utilizadas nos experimentos. A matéria-prima foi caracterizada antes e depois da EFS por umidade, cinzas, fibras, proteínas e lipídeos e os extratos foram caracterizados por cromatografia gasosa/espectrometria de massas (CG/EM). Os dados cinéticos foram comparados ao modelo de Sovová (2012) e a condição de maior rendimento foi usada nos experimentos de transesterificação. Foram usadas razões molares de 1:24 e 1:42 (óleo:metanol), temperaturas de 250, 300 e 350 °C, pressão constante de 200 bar e tempos reacionais de 5, 10, 15, 20 e 25 minutos. Os produtos também foram analisados por CG/EM para verificação da transformação dos triacilglicerois em ésteres metílicos. Os principais resultados deste estudo foram: a EFS não altera a composição centesimal da matéria-prima; a condição de maior rendimento foi 350 bar e 80 °C; o modelo de Sovová (2012) se ajustou bem aos dados cinéticos; a condição 1:42, 350 ºC foi a que obteve maior teor de ésteres (99,81%) em apenas 5 minutos de reação. A transesterificação de óleo de palmiste em meio supercrítico é uma alternativa válida e que apresenta vantagens em relação ao método convencional, entretanto uma análise mais aprofundada considerando as limitações técnicas e econômicas deste método é necessária. / Palm kernel is an oleaginous seed found in fruits of Elaeis guineensis Jacq. and which represents one of the main oils consumed in the world, with an mean production of 18,59 million tons. Its main process is the extraction by mechanical pressing that generates, in the world, approximately 9.6 x 109 tons of residue also called residual cake. Since this residue can still present about 12% of remaining oil, supercritical fluid extraction (SFE) is presented as an alternative to the recovery of this oil. Soxhlet extraction was also performed to be compared to the SFE. Pressures of 150, 250 and 350 bar and temperatures of 40, 60 and 80 °C were used in the experiments. The raw material was characterized before and after the SFE by moisture, ash, fibers, proteins and lipids contents and the extracts were characterized by gas chromatography/mass spectrometry (GC/MS). The kinetic data were compared to the Sovová (2012) model and the condition of highest yield was used in the transesterification experiments. Molar ratios of 1:24 and 1:42 (oil: methanol), temperatures of 250, 300 and 350 °C, constant pressure of 200 bar and reaction times of 5, 10, 15, 20 and 25 minutes were used. The products were also analyzed by GC/MS to verify the transformation of triacylglycerols into methyl esters. The main results of this study were: SFE does not alter the centesimal composition of the raw material; the condition of highest yield was 350 bar and 80 °C; Sovová's model had the best fit to the kinetic data; the condition 1:42, 350 ºC was the one that obtained the highest content of esters (99.81%) in only 5 minutes of reaction. The transesterification of palm kernel oil in a supercritical medium is a valid alternative and presents advantages over the conventional method, however a more in-depth analysis considering the technical and economic limitations of this method is necessary.

Pacientes com câncer de mama sob quimioterapia tem níveis aumentados de marcadores inflamatórios, que podem piorar condições periodontais pré-existentes. Este estudo avaliou o efeito do tratamento periodontal nao cirúrgico (TPNC) e estabeleceu a correlação entre os parâmetros clínicos com os níveis de citocinas presentes no fluido crevicular gengival (FCG) antes e após TPNC. Quarenta indivíduos foram alocados em dois grupos; pacientes com periodontite cronica (PC) (n=20) e pacientes com câncer de mama com periodontite crônica (CAN/PC) (n=20). Os seguintes parâmetros clínicos e imunológicos foram analisados: i) profundidade de sondagem (PS), nível clinico de inserção (NCI), índice gengival (IG), índice de placa (IP), ii) avaliação dos níveis de Interleucina (IL) - 4, IL-10, IL-17, IL-2, IL-6, IL-1&beta;, Interferon gama (INF-&gamma;), Fator de Necrose Tumoral alfa (TNF-&alpha;) e Fator de Crescimento Tumoral-beta (TGF-&beta;) no fluido crevicular gengival (Luminex), no baseline, 45 dias e 180 dias após TPNC. Os dados obtidos foram estatisticamente analisados. Nas comparações entre grupos: No baseline, o grupo PC apresentou níveis maiores de INF-&gamma; e níveis menores de IL- 10 e TGF-&beta; quando comparados ao grupo CAN/PC. Aos 45 dias o grupo CAN/PC apresentou níveis mais reduzidos de TNF-&alpha; (p < 0,0001) em comparação com o grupo PC. Em relação aos 180 dias, o grupo PC apresentou níveis mais reduzidos de INF-&gamma; (p < 0,001), IL-2 (p < 0. 001), TNF-&alpha; (p < 0,0001) e níveis elevados de IL-10 (p < 0,01) e TGF-&beta; (p < 0,001), quando comparados ao grupo CAN/PC. Nas comparações entre períodos de tempo: o grupo CAN/PC apresentou uma redução significativa de IL-2 aos 45 e 180 dias (p < 0,05) em comparação com baseline, TNF-&alpha; teve uma redução aos 45 dias, em comparação com baseline (p < 0.0001), alem disso, houve uma redução significativa do TGF-&beta; aos 180 dias em comparação com baseline (p < 0,0001). Enquanto IL-1&beta;, foi aumentado aos 45 dias em comparação com baseline (p < 0,05). No grupo PC, houve uma redução significativa dos níveis de INF-&gama; aos 180 dias, em comparação com baseline (p < 0,0001) e 45 dias (p < 0,05). Da mesma forma, IL-2 e TNF-&alpha; reduziram aos 180 dias, em comparação com baseline (p < 0,0001) e 45 dias (p < 0,0001), bem como um aumento de TGF-&beta; aos 180 dias, em comparação com baseline (p < 0,05) e 45 dias (p < 0,0001). Na análise de correlação entre os parâmetros clínicos e os níveis de citocinas do FCG: No grupo CAN/PC, foi encontrado uma positiva correlação entre PS e os níveis de TNF-&alpha; (r = 0.6489, p = 0.002) no baseline. IL-17 foi positivamente correlacionado com redução de PS (r = 0.4596, p = 0.04) aos 180 dias; assim também IL-6 foi positivamente correlacionado com redução de PS e ganho de NCI (r = 0.4513, p = 0.05, r = 0.5578, p = 0.01, respectivamente) aos 180 dias. No grupo PC, IL-17 foi positivamente correlacionada com PS e NCI (r = 0.4558, p = 0.04, r= 0.5447, p = 0.01, respectivamente) no baseline. IL-1&beta; foi positivamente correlacionado com redução de PS e ganho de NCI (r = 0.5538, p = 0.01, r = 0.5902, p = 0.006, respectivamente), aos 45 dias. Uma negativa correlação foi encontrada entre IL-4 e ganho de NCI (r = -0.4981, p = 0.03) aos 180 dias. Pode-se concluir que a TPNC reduz os estímulos antigênicos e consequentemente ajuda a reduzir a carga inflamatória de pacientes com câncer de mama com periodontite crônica, melhorando assim as condições clinicas periodontais e sistêmicas. / Patients with breast cancer undergoing chemotherapy have increased levels of inflammatory markers, which may worsen pre-existing periodontal conditions. The aim of this study was to evaluate the effect of non-surgical periodontal treatment (NSPT) and to establish a correlation between clinical parameters and levels of cytokines present in the gingival crevicular fluid (GCF) before and after NSPT. Forty individuals were allocated in two groups; patients with chronic periodontitis (PC) (n = 20) and patients with breast cancer with chronic periodontitis (CAN/PC) (n = 20). The following clinical and immunological parameters were analyzed: i) probing depth (PD), clinical attachment level (CAL), gingival index (GI), plaque index (PI), ii) levels of Interleukin (IL) - 4, IL-10, IL-17, IL-2, IL-6, IL-1&beta;, Interferon gamma (INF-&gama;), tumor necrosis factor (TNF-&alpha;), transforming growth factor beta (TGF-&beta;) in gingival crevicular fluid (Luminex) in baseline, 45 days and 180 days after NSPT. The data were statistically analyzed. In the comparisons between groups: At the baseline, the PC group had higher levels of INF-&gama; and low levels of IL-10 and TGF-&beta; when compared to the CAN/PC group. At 45 days, the CAN/PC group had lower levels of TNF&alpha;- (p <0.0001) compared to the PC group. In 180 days, the PC group had lower levels of INF-&gama; (p <0.001), IL-2 (p < 0. 001), TNF-&alpha; (p <0.0001), and higher levels of IL-10 (p < 0.01) and TGF-&beta; (p < 0.001), compared to the CAN/PC group. In comparisons between periods: The CAN/PC group showed a significant reduction of IL-2 at 45 and 180 days (p < 0.05) compared to baseline, TNF-&alpha; had a reduction at 45 days, when compared to baseline (p < 0.0001). In addition, there was a significant reduction of TGF-&beta; at 180 days when compared to the baseline (p < 0.0001), while IL-1&beta; increased at 45 days when compared to baseline (p < 0.05). The P group showed a significant reduction of INF-&gama; at 180 days when compared to baseline (p < 0.0001) and 45 days, (p <0.05). In the same manner, IL-2 and TNF-&alpha; had a reduction at 180 days when compared to baseline (p < 0.0001) and 45 days (p <0.0001). Likewise, there was an increase of TGF-&beta; at 180 days when compared to the baseline (p < 0.05) and at 45 days (p <0.0001). IL-17, IL-6 and IL-4 had no statistically significant differences between groups in all time points. In the analysis of correlation between the clinical parameters and the cytokine levels of the GCF: In the CAN/P group, a significant positive correlation was found between PD and TNF-&alpha; levels (r = 0.6489, p = 0.002) at baseline. IL-17 was positively correlated with PD reduction (r=0.4596, p = 0.04) at 180 days; also IL-6 was significantly positively correlated with PD reduction and CAL gain (r = 0.4513, p = 0.05, r = 0.5578, p = 0.01, respectively) at 180 days. In the P group, IL-17 was also positively correlated with PD and CAL (r = 0.4558, p = 0.04, r = 0.5447, p = 0.01, respectively) at baseline. IL-1&beta; was positively correlated with PD reduction and CAL gain (r = 0.5538, p = 0.01, r = 0.5902, p = 0.006, respectively) at 45 days. A negative correlation was found between IL-4 and CAL gain (r = -0.4981, p = 0.03) at 180 days. In conclusion, these data suggest that NSPT reduces antigenic stimuli and consequently helps to reduce the inflammatory burden in breast cancer patients with chronic periodontitis.

O presente trabalho tem por objetivo desenvolver uma formulação numérica baseada em Análise Isogeométrica para o estudo de problemas de interação fluido-estrutura (IFE) em aplicações envolvendo corpos rígidos submersos, onde escoamentos incompressíveis de fluidos Newtonianos com superfície livre são considerados. Propõe-se o emprego da Análise Isogeométrica por permitir a unificação entre os procedimentos de pré-processamento e análise, melhorando assim as condições de continuidade das funções de base empregadas tanto na discretização espacial do problema como na aproximação das variáveis do sistema de equações. O sistema de equações fundamentais do escoamento é formado pelas equações de Navier-Stokes e pela equação da conservação de massa, descrita segundo a hipótese de pseudo-compressibilidade, em uma formulação cinemática ALE (Arbitrary Lagrangean- Eulerian). A consideração da superfície livre no escoamento se dá tratando o fluido como um meio bifásico, através do método Level Set. O corpo rígido apresenta não linearidade na rotação e restrições representadas por vínculos elásticos e amortecedores viscosos, sendo a equação de equilíbrio dinâmico resolvida através do método de Newmark. O esquema de acoplamento sólido-fluido adotado é o particionado convencional, que impõe condições de compatibilidade cinemáticas e de equilíbrio sobre a interface sólido-fluido, analisando ambos os meios de maneira sequencial. A discretização das equações governantes é realizada através do esquema explícito de dois passos de Taylor-Galerkin, aplicado no contexto da Análise Isogeométrica. Por fim, são analisados alguns problemas da Dinâmica de Fluidos Computacional, de onde se concluiu que os resultados obtidos são bastante consistentes com os fenômenos envolvidos, com as ferramentas exclusivas da Análise Isogeométrica, como o refinamento k, melhorando a convergência dos resultados. Para escoamentos bifásicos, verificou-se que o método Level Set obteve resultados bastante promissores apresentando, entretanto, uma dissipação numérica excessiva. Propõe-se, para estudos futuros, a elaboração de esquemas numéricos que conservem melhor o volume da fase líquida do escoamento. / The present work aims to development of a numerical formulation based on Isogeometric Analysis for the study of Fluid-Structure Interaction problems in applications involving rigid bodies submerged, considering incompressible Newtonian flows with free surface. The use of the Isogeometric Analysis allows unification between the preprocessing and analysis steps, improving then the continuity of the base functions employed, both in the spatial discretization and approximation of the variables in the system of equations. The fundamental flow equations are formed by the Navier-Stokes and the mass conservation, described by de pseudo-compressibility hypothesis, in an ALE (Arbitrary Lagrangean-Eulerian) kinematic formulation. The free surface consideration of the flow is handled treating the fluid like a two- phase medium, using the Level Set method. The rigid body considers nonlinearity in rotation, and restrictions represented by elastic springs and viscous dampers, with the dynamic equilibrium equation being resolved using the Newmark’s method. The solid-fluid coupling scheme is the conventional partitioned, which imposes kinematics and equilibrium compatibility conditions on the solid-fluid interface, analyzing both mediums in a sequential manner. The governing equations are discretized using the explicit two step Taylor-Galerkin method, applied in an Isogeometric Analisys context. Finally, some Computational Fluid Dinamics problems are analysed, from which it was concluded that the results obtained are quite consistent with phenomena involved, with the unique tools of Isogeometric Analysis, such as k-refinement, improving the convergence of the results. For biphasic flows, it was verified that the Level Set method obtained very promising results, presenting, however, an excessive numerical dissipation. For future studies, it is proposed the elaboration of numerical schemes that better preserve the volume of the liquid phase of the flow.

[pt] O sequestro de dióxido de carbono (CO2) em campos de petróleo já desenvolvidos é considerado uma das opções para mitigar o CO2 antropogênico expelido na atmosfera. O CO2 tem sido utilizado como fluido de injeção em operações de recuperação avançada de petróleo com CO2 (CO2-EOR). Como parte deste processo, o CO2 reage com o óleo que expande seu volume, reduz sua viscosidade e a tensão interfacial CO2/óleo, tornando mais fácil sua recuperação. Enquanto, quantidades significativas de CO2 ficam retidas no reservatório. O objetivo desses projetos é maximizar a produção de óleo, minimizando a injeção de CO2. No entanto, em projetos de sequestro para maximizar a produção de óleo com a maior quantidade de armazenamento de CO2, o gás injetado requer ser maximizado. O objetivo desta pesquisa é entender melhor o potencial tanto para a recuperação avançada de óleo e armazenamento de CO2, por meio da simulação da CO2-EOR. Para atingi-lo propõe-se os seguintes objetivos específicos: (1) caracterização dos fluidos, modelagem do comportamento de fases dos fluidos usando a equação de estado (EOS) para aplicação confiável na simulação composicional; (2) investigar diferentes processos EOR, injeção contínua de gás (CGI) e injeção alternada de água e gás (WAG); e, (3) otimização do desempenho do processo CO2-EOR e a avaliação da capacidade de armazenamento de CO2 durante a produção de óleo. Os seguintes parâmetros foram considerados no estudo da otimização: i) miscibilidade; ii) a injeção cíclica; iii) a taxa de injeção e produção; iv) segregação gravitacional; v) tipo, número e locação dos poços de injeção e produção; e, vi) razão de WAG e tamanhos dos slugs. São necessárias um grande número de simulações para alcançar uma compreensão abrangente e avaliar as diferentes estratégias de injeção e tempo de injeção, em otimização de recuperação de óleo e capacidade de armazenamento de CO2. / [en] Sequestration of carbon dioxide (CO2) into already developed oil fields is considered as one of the option for mitigating anthropogenic CO2 discharge into the atmosphere. In Carbon dioxide Enhance Oil Recovery (CO2-EOR) operations the CO2 has been used as the injection fluid. As part of this process, the CO2 reacts with the oil that increases its volume, reduces its viscosity and interfacial tension CO2/oil, making easier oil recovery. While, significant quantities of CO2 remain sequestered in the reservoir. The goal of such projects is maximizing the oil production and minimizing the CO2 injection. However, in sequestration projects, for maximum oil production with the highest amount of CO2 storage, the injected CO2 requires to be maximized. The goal of this research is to better understand the potential for both enhanced oil recovery and storage of CO2, through the CO2-EOR simulation. To achieve it propose the following specific objectives: (1) the characterization fluids, modeling of fluid phase behavior using equation of state (EOS) for reliable application on the compositional simulation; (2) investigate different EOR processes, continuous gas injection (CGI) and water alternating gas (WAG) injection; and, (3) optimization the CO2-EOR process performance and evaluation of the CO2 storage capacity during oil production. The following parameters were considered in the optimization study: i) miscibility; ii) cyclic injection; iii) injection and production rate; iv) gravity override; v) type, number and location of injection and production wells; and, vi) WAG ratios and WAG slug sizes. A number of simulations are required to achieve comprehensive understanding and evaluate the different injection strategies and injection timing, on optimization of oil recovery and CO2 storage capacity.

É notório que a degradação ambiental vem ao longo do tempo posicionando-se como um dos principais problemas do mundo moderno. Dentre as várias questões do interesse ambiental podemos destacar a ascensão da bolha de metano, em reservatórios hidrelétricos, desde o sedimento anóxico no fundo do reservatório até a interface água atmosfera. Neste contexto, a presente tese vêm propor uma nova modelagem matemática para a ascensão da bolha axissimétrica em fluidos newtonianos/nãonewtonianos e mostrar resultados numéricos simulados. Desta forma, o estado da arte estaria elevado a posição de permitir, via Matemática e Simulação Numérica-Computacional, a análise do transporte de metano em reservatórios de hidrelétricas através da bolha / It is well-known that environmental degradation has come along the time positioning as one of the main problems from modern world. Among several questions of the environmental interest may emphasize the methane bubble rise in hydroelectric reservoirs from the anoxic sediment in the bottom of reservoir until water interface atmosphere. In this context, the current thesis has come to propose a new mathematic modeling to the rise of the axisymmetric bubble in the newtonian/non-newtonian fluids and display numerical results simulated. Therefore, the state of art would be ascended to a position to permit, via Mathematics and Computing-Numeric Simulation, the analysis of transport of methane in hydroelectric reservoirs through of bubble