O projeto de malhas de aterramento requer o cálculo da resistência de aterramento e dos potenciais na superfície do solo. Quando o método das imagens é utilizado para este cálculo o modelo típico do solo é uma estratificação horizontal em 2 camadas. A extensão do método das imagens para solos com múltiplas camadas horizontais apresenta problemas numéricos importantes, de forma que a técnica de imagens complexas foi utilizada para permitir este cálculo, porém restringindo a posição dos eletrodos à primeira camada. Este trabalho objetiva a aplicação do método de imagens complexas a eletrodos situados em qualquer camada de solos com estratificação horizontal, deduzindo as funções kernel para posições arbitrárias da fonte e do objeto e determinando os resíduos e pólos das imagens utilizando a decomposição em autovalores e autovetores. Foi desenvolvido um programa que calcula a resistência de aterramento e os potenciais na superfície do solo para solos com até 4 camadas. Foram realizadas comparações com outros trabalhos publicados e os resultados obtidos permitem validar o uso do programa para esta aplicação. / Grounding grid design requires both ground resistance and surface potential. Traditional method of images restricts this calculation to two layer soils. Complex image method allows calculation of both resistance values and potentials at the soil surface, in multilayer soils with horizontal stratification, without grounding grid position limitation. This work presents a complete methodology for calculation of safety aspects of grounding grid design, validating results by comparison with published previous work.

The present work is primarily concerned with studying the influence of an upwind spatial discretization on the capability of representing turbulent flows on aerospace applications, in the context of a flow simulation code that is fairly close to a production code. Therefore, the work addresses the issues of implementing and validating an advanced turbulence model for high Reynolds number aerospace applications in the context of an existing flux-vector splitting simulation tool, which incorporates several advances in current CFD practice, including parallel processing. The flow simulation tool used in the present work was originally developed for high speed, high altitude, hypersonic applications. Hence, the code did not include any provisions for turbulence modeling, since most flows at these conditions can be adequately treated as laminar flows. Moreover, due to the presence of strong shock waves, which are typical of hypersonic applications, a very dissipative spatial discretization scheme, based on the upwind flux vector splitting concept, was employed in the construction of the inviscid numerical fluxes. Therefore, the use of such a tool for the simulation of turbulent aerospace flows requires the implementation of a turbulence closure, as well as an adequate treatment of the excessive artificial dissipation automatically generated by the original spatial discretization scheme. In the present case, the flows of interest are simulated using the three-dimensional Reynolds-averaged Navier-Stokes equations. The turbulence closure considered is the one-equation, eddy viscosity, Spalart-Allmaras model. The work discusses in detail the theoretical and numerical formulation of the selected model, as well as the validation studies. The work also demonstrates how the spatial discretization scheme is selectively modified such that the flow simulation tool remains robust for high speed applications at the same time that it can accurately compute turbulent boundary layers. Furthermore, the work also addresses the parallelization and other high performance computational issues, demonstrating that the resultant flow simulation code can achieve adequate performance on current multi-CPU, multi-core computational clusters. Finally, the work discusses issues that could be considered for the continuation of the research effort here undertaken.

O método WENO (Esquema Ponderada Essencialmente Não-Oscilatório) é o produto evolutivo de uma sequência de estudos adicionais, que começou com o trabalho seminal de Godunov nos últimos anos da década de 50 do século passado. A partir da reconstrução clássica de Riemann de Godunov os esquemas de alta resolução passaram pelos esquemas MUSCL ("Esquema Monotonicamente Centrado para Leis de Conservação"), o ENO ("Esquema Essencialmente Não-Oscilatório"), chegando finalmente ao estágio do esquema WENO. Esquemas WENO são esquemas de ordem mais alta precisão projetados para problemas com soluções contínuas por partes contendo descontinuidades. A idéia-chave reside no nível de aproximação, quando um procedimento não-linear adaptativo é utilizado para escolher automaticamente o estêncil mais suave localmente, evitando assim que descontinuidades surjam no procedimento de interpolação como tanto quanto possível. Seguindo de perto este caminho evolutiva, uma outra característica muito importante está relacionada com a aproximação tão acurada quanto possível, dos fluxos de Riemann nas junções entre as fronteiras das células. Muitas idéias para essa aproximação apareceram ao longo do caminho. Os esquemas de Lax-Friedrichs, Roe, Steger-Warming, AUSM, AUSMPW, HLL, HLLE, estão todos em uso hoje. Um código computacional baseado em algoritmos de alta ordem e alta resolução, baseado nos algoritmos WENO e MUSCL, chamado HYNE2D, para a simulação de escoamentos viscosos em altas velocidades e com eventualmente soluções constantes por partes, foi desenvolvido pelos autores. Muitos dos esquemas mais eficientes para o cálculo do fluxo foram implementadas, e, neste trabalho, uma comparação completa entre Lax-Friedrichs, Roe, AUSM+ e AUSMPW será explorado estritamente para uma formulação em volumes finitos baseada em arestas em malhas não-estruturadas. Os problemas de validação são todos os casos teste de aferição normalmente encontrados na literatura.

Este trabalho propõe um esquema de diferenças finitas compacta de alta ordem para resolver problemas elípticos com coeficientes variáveis em malhas composta. São apresentados a formulação matemática e a dedução do método compacto de quarta ordem aplicado à problemas elípticos bidimensionais, em malha regular e composta. Foi adotado o uso da biblioteca PETSc com os seus pré-condicionadores e métodos numéricos para resolver os sistemas lineares resultantes da discretização do problema. Por fim, testes visando verificar o código foram feitos, utilizando o método de soluções manufaturadas, para mostrar alta eficiência e acurácia do método desenvolvido. / This paper proposes a scheme of compact finite difference higher order for solve elliptic problems with variable coeficients in composite meshes. we present the mathematical formulation and the deduction of the compact method of fourth order applied to two-dimensional elliptic problems in regular and composite mesh . It was adopted using the PETSc library with its pre- conditioners and numerical methods for solving linear systems resulting from discretization of the problem. Finally , tests to verify the code were made using the method of manufactured solutions to show high eficiency and accuracy of the method developed .

Uma etapa de suma importância na análise automática de imagens é a segmentação, que procura dividir uma imagem em regiões cujos pixels exibem um certo grau de similaridade. Uma característica que provê similaridade entre pixels de uma mesma região é a textura, formada geralmente pela combinação aleatória de suas intensidades. Muitos trabalhos vêm sendo realizados com o intuito de estudar técnicas não-supervisionadas de segmentação de imagens por modelos estocásticos, definindo texturas como campos aleatórios de Markov. Um método com esta abordagem que se destaca é o EM/MPM, um algoritmo iterativo que combina a técnica EM para realizar uma estimação de parâmetros por máxima verossimilhança com a MPM, utilizada para segmentação pela minimização do número de pixels erroneamente classificados. Este trabalho desenvolveu um estudo sobre a modelagem e a implementação do algoritmo EM/MPM, juntamente com sua abordagem multiresolução. Foram propostas uma estimação inicial de parâmetros por limiarização e uma combinação com o algoritmo de Annealing. Foi feito também um estudo acerca da validação de classes, ou seja, a busca pelo número de regiões diferentes na imagem, mostrando as principais técnicas encontradas na literatura e propondo uma nova abordagem, baseada na distribuição dos níveis de cinza das classes. Por fim, foi desenvolvida uma extensão do modelo para a segmentação de malhas em duas e três dimensões. / An important stage of the automatic image analysis process is segmentation, that aims to split an image into regions whose pixels exhibit a certain degree of similarity. Texture is known as an efficient feature that provides enough discriminant power to differenciate pixels from distinct regions. It is usually defined as a random combination of pixel intensities. A considerable amount of researches has been done on non-supervised techniques for image segmentation based on stochastic models, in which texture is defined as Markov Random Fields. Such an important method in this category is the EM/MPM, an iterative algorithm that combines the maximum-likelihood parameter estimation model EM with the MPM segmentation algorithm, whose aim is to minimize the number of misclassified pixels in the image. This work has carried out a study on stochastic models for segmentation and shows an implementation for the EM/MPM algorithm, together with a multiresolution approach. A new threshold-based scheme for the estimation of initial parameters for the EM/MPM model has been proposed. This work also shows how to incorporate the concept of annealing to the current EM/MPM algorithm in order to improve segmentation. Additionally, a study on the class validity problem (search for the correct number of classes) has been done, showing the most important techniques available in the literature. As a consequence, a gray level distribution-based approach has been devised. Finally, the work shows an extension of the traditional EM/MPM technique for segmenting 2D and 3D meshes.

CoordenaÃÃo de AperfeÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / This work describes a technique for generating three-dimensional tetrahedral meshes using parallel computing, with shared, distributed, or hybrid memory processors. The input for the algorithm is a triangular mesh that models the surface of one of several objects, that might have holes in its interior or internal or boundary cracks. A binary tree structure for spatial partitioning is proposed in this work to recursively decompose the domain in as many subdomains as processes or threads in the parallel system, in which every subdomain has the geometry of a rectangular parallelepiped. This decomposition attempts to balance the amount of work in all the subdomains. The amount of work, known as load, of any mesh generator is usually given as a function of its output size, i.e., the size of the generated mesh. Therefore, a technique to estimate the size of this mesh, the total load of the domain, is needed beforehand. This work uses a refined octree, generated from the surface mesh, to estimate this load, and the decomposition is performed on top of this octree. Once the domain is decomposed, each process/thread generates the mesh in its subdomain by means of an advancing front technique, in such a way that it does not overpass the limits defined by its subdomain, and applies an improvement on it. Some of the processes/threads are responsible for generating the meshes connecting the subdomains, i.e., the interface meshes, in order to generate the whole mesh. This technique presented good speed-up results, keeping the quality of the mesh comparable to the quality of the serially generated mesh. / Este trabalho descreve uma tÃcnica para gerar malhas tridimensionais tetraÃdricas utilizando computaÃÃo paralela, com processadores de memÃria compartilhada, memÃria distribuÃda ou memÃria hÃbrida. A entrada para o algoritmo à uma malha triangular que modela a superfÃcie de um ou vÃrios objetos, que podem conter buracos no interior ou fraturas internas ou na borda. Uma estrutura em forma de Ãrvore binÃria de partiÃÃo espacial à proposta neste trabalho para, recursivamente, decompor o domÃnio em tantos subdomÃnios quantos forem os processos ou threads no sistema paralelo, em que cada subdomÃnio tem a geometria de um paralelepÃpedo retangular. Esta decomposiÃÃo tenta equilibrar a quantidade de trabalho em todos os subdomÃnios. A quantidade de trabalho, conhecida como carga, de qualquer gerador de malha à geralmente dada em funÃÃo do tamanho da saÃda do algoritmo, ou seja, do tamanho da malha gerada. Assim, faz-se necessÃria uma tÃcnica para estimar previamente o tamanho dessa malha, que à carga total do domÃnio. Este trabalho faz uso de uma octree refinada, gerada a partir da malha de superfÃcie dada como entrada, para estimar esta carga, e a decomposiÃÃo à feita a partir dessa octree. Uma vez decomposto o domÃnio, cada processo/thread gera a malha em seu subdomÃnio por uma tÃcnica de avanÃo de fronteira, de forma que ela nÃo ultrapasse os limites definidos pelo seu subdomÃnio, e aplica um melhoramento nela. Alguns dos processos/threads ficam responsÃveis por gerar as malhas conectando os subdomÃnios, ou seja, as malhas de interface, atà que toda a malha tenha sido gerada. Esta tÃcnica apresentou bons resultados de speed-up, mantendo a qualidade da malha comparÃvel à qualidade da malha gerada sequencialmente.

As plantas tropicais vêm ocupando uma parcela crescente do setor de floricultura, tanto no mercado nacional quanto no internacional, por apresentarem formas exuberantes e coloridas. Neste sentido, o Costus lasius Loes. tem se destacado entre as plantas ornamentais por possuir, como característica mais atraente, pequenas inflorescências amarelo-ouro e caule pouco espiralado, marcas que dão leveza à combinação de plantas de vaso. Entretanto, esta espécie é pouco pesquisada no Brasil, principalmente quanto às condições ambientais de cultivo, de nutrição e de manejo da fertirrigação. O presente trabalho tem como objetivo avaliar o efeito de diferentes malhas fotoconversoras de sombreamento e diferentes concentrações de potássio, no cultivo de Costus lasius em ambiente protegido. O experimento foi conduzido em uma área experimental do Departamento de Produção Vegetal da Escola Superior de Agricultura \"Luiz de Queiroz\", em Piracicaba, SP. Os tratamentos foram constituídos da combinação de cinco concentrações de potássio na solução de fertirrigação (40, 80, 120, 160 e 200 mg L-1), com três diferentes colorações de cobertura Chromatinet (Polysak Plastic Industries Ltd), nas cores vermelha, azul e preta, com índice de sombreamento de 50%. Foram utilizados 25 vasos \"pote 19\" por malha, em um total de 75, com um número de duas plantas por vaso, dispostos em bancadas de alumínio já disponíveis no local. Foram avaliados o crescimento das plantas, o número de folhas, de hastes e de inflorescências, as dimensões das hastes e das inflorescências, a sanidade das folhas e das inflorescências, o índice de preenchimento de vaso, a matéria fresca e seca, o índice de área foliar, o índice de estresse hídrico da cultura, o índice de clorofila e o acúmulo das concentrações de macronutrientes no tecido vegetal. O sombreamento com a malha vermelha melhorou as características de crescimento, número de folhas e aumentou a produção de massa fresca e seca de costus. A concentração de 200 mg L-1 de K+, na solução de fertirrigação, é a recomendada para aumentar a massa fresca e o maior número das inflorescências, características relevantes para a espécie Costus lasius como planta ornamental. Os maiores teores de potássio acumulados nas inflorescências do costus são proporcionados pela concentração 200 mg L-1 sobre as malhas vermelha e azul; e pela concentração 160 mg L-1 no ambiente sombreado com a malha preta. A dose de 200 mg L-1 de K+ associada a malha preta conduzem aos melhores resultados em termos de produção de hastes e inflorescências. O cultivo de costus sobre a malha azul tem maior eficiência no aproveitamento da clorofila e no processo fotossintético, indicando a camada basal das folhas como referência para esse tipo de avaliação. O IEHC apresenta grande variabilidade durante todo o ciclo e indica o ambiente de malha vermelha como o mais passível de causar estresse hídrico para as plantas na maioria dos meses estudados. / Tropical plants have been participating of a growing portion in brazilian floriculture and in international markets, because of its exuberant and colorful forms. In this sense, the Costus lasius Loes. has stood out among ornamental plants because of its more attractive characteristics: small yellow-gold inflorescences and slightly spiraled stem, attributes that give lightness to the potted plants. However, there are few studies about this species in Brazil and mainly regarding the environmental conditions of cultivation, nutrition and fertirrigation management. The goal of this work is to evaluate the effect of different photoconverters meshes and different concentrations of potassium in the cultivation of Costus lasius in greenhouse. The experiment was conducted in an experimental area of the Plant Production Department at the School of Agriculture \"Luiz de Queiroz\", in Piracicaba, SP. Treatments were composed by a combination of five potassium concentrations in the fertigation solution (40, 80, 120, 160 and 200 mg L-1) in three different meshes (Polysak Plastic Industries Ltd): red, blue and black, with shading capacity of 50%. For each meshe color twenty-five pots were used, 75 pots in total, with two plants per pot, arranged in aluminum benches already available at the place. In this experiment were evaluated the plants growth, number of leaves, stems and inflorescences, dimensions of stems and inflorescences, leaves and inflorescences health, vessel filling index, fresh and dry matter, leaf area index, crop water stress index, chlorophyll index and accumulation of macronutrients concentrations in plant tissue. The shading with the red mesh improved the growth characteristics, number of leaves and increased the production of fresh and dry mass of costus. The K+ concentration of 200 mg L-1 in the fertigation solution is recommended to increase the fresh mass and to achieve the highest number of inflorescences, which are relevant characteristics for the specie Costus lasius as ornamental plant. The highest levels of accumulated potassium in costus inflorescences are provided by the concentration of 200 mg L-1 on the red and blue meshes; and by the concentration of 160 mg L-1 in the environment shaded with the black mesh. The dose of 200 mg L-1 of K+ associated with black mesh leads to the best results in terms of stem and inflorescence production. The cultivation of costus on the blue mesh has greater efficiency in the use of chlorophyll and in the photosynthetic process, indicating the basal layer leaves as reference for this type of evaluation. The CWSI shows great variability throughout the cycle and indicates the red mesh environment as the most likely to cause hydric stress to plants in most of the months studied.

O conhecimento da área efetiva de uma malha de aterramento de subestação elétrica é importante para obter o valor da impedância sob impulso num determinado ponto da malha em situações de incidência de descargas atmosféricas e determinar o nível de impulso básico (NBI). A partir destes valores é possível definir com segurança a disposição dos equipamentos no interior da subestação. Com o objetivo de obter um modelo de malha de aterramento de subestações. são estudadas malhas de aterramento com formas geométricas quadradas até sessenta e quatro sub-malhas e retangulares até setenta e duas sub-malhas. Para análise do comportamento em regime permanente na freqüência industrial e transitório é proposto um modelo de uma linha de transmissão em &#960, com indutâncias próprias e mútuas e condutâncias lineares. As simulações são feitas em microcomputador e estação de trabalho utilizando o software PSPICE. As correntes em regime permanente ou impulsiva são aplicadas no canto ou no centro das malhas. Suas características são as seguintes: o freqüência de sessenta Hertz: o frente de onda de três micro-segundos; o tempo de cauda de quarenta micro-segundos. A partir das curvas V x I obtidas nas simulações são colhidas as resistências na freqüência industrial e impedância sob impulso, e são calculadas as diferenças percentuais. São comparados os resultados obtidos nas simulações com aqueles obtidos por Gupta e Thapar e Gupta e Singh. Estes pesquisadores desenvolveram fórmulas empíricas para a determinação da tensão induzida no ponto de aplicação de corrente, coeficiente de impulso e área efetiva. / The knowledge of the cffective area of a grounding grids of electrical substation is important when one are trying to know the impulse impedance value proceeding atmospheric discharges, as well as of the basic insulation level in a specific point of the grid. Having as propose the finding of a appropriated model of grounding grid are studied grounding grids with square geometric forms, from four until sixty four meshes and and rectangular geometric forms from four until seventy two meshes. As a way to analyze the behavior of the parameters in steady state at industrial frequency and in transient condition is proposed-a &#960-model transmission line with self and mutual inductance and linear conductances. The simulations are clone by microcomputer and workstation, using the PSPICE software. The currents in steady state or impulse are applied at the corner or at the center of the grids. Their characteristics are the follow: o frequency: sixty hertz; o waveform rise time: three micro-seconds; o waveform fall time: forty micro-seconds. From the V x I curves attained during the computer simulations it is found the values of the resistance industrial frequency and impulse impedance and are calculated the percentile differences. Are compared the results found during the computer simulation with the simulations attained by Gupta and Thapar and Gupta and Singh. These mentioned authors developed some empirical equations for determination of the induced voltage at the point where the impulse current is applied, of the impulse coefficient and of the effective area.

Este trabalho apresenta um estudo sobre a solução numérica da equação geral de advecção-difusão usando uma metodologia numérica conservativa. Para a discretização espacial, é usado o Método de Volumes Finitos devido à natureza conservativa da equação em questão. O método é configurado de modo a ter suas variáveis centradas em centro de célula e, para as variáveis, como a velocidade, centradas nas faces um método de interpolação de segunda ordem é utilizado para um ajuste numérico ao centro. Embora a implementação computacional tenha sido feita de forma paramétrica de maneira a acomodar outros esquemas numéricos, a discretização temporal dá ênfase ao Método de Crank-Nicolson. Tal método numérico, sendo ele implícito, dá origem a um sistema linear de equações que, aqui, é resolvido empregando-se o Método Multigrid-Multinível. A corretude do código implementado é verificada a partir de testes por soluções manufaturadas, de modo a checar se a ordem de convergência prevista em teoria é alcançada pelos métodos numéricos. Um jato laminar é simulado, com o acoplamento entre a equação de Navier-Stokes e a equação geral de advecção-difusão, em um domínio computacional tridimensional. O jato é uma forma de vericar se o algoritmo de geração de malhas adaptativas funciona corretamente. O módulo produzido neste trabalho é baseado no código computacional AMR3D-P desenvolvido pelos grupos de pesquisa do IME-USP e o MFLab/FEMEC-UFU (Laboratório de Dinâmica de Fluidos da Universidade Federal de Uberlândia). A linguagem FORTRAN é utilizada para o desenvolvimento da metodologia numérica e as simulações foram executadas nos computadores do LabMAP(Laboratório da Matemática Aplicada do IME-USP) e do MFLab/FEMEC-UFU. / This work presents a study about the numerical solution of variable coecients advectiondi usion equation, or simply, general advection-diusion equation using a conservative numerical methodology. The Finite Volume Method is choosen as discretisation of the spatial domain because the conservative nature of the focused equation. This method is set up to have the scalar variable in a cell centered scheme and the vector quantities, such velocity, are face centered and they need a second order interpolation to get adjusted to the cell center. The computational code is parametric, in which, any implicit temporal discretisation can be choosen, but the emphasis relies on Crank-Nicolson method, a well-known second order method. The implicit nature of aforementioned method gives a linear system of equations which is solved here by the Multilevel-Multigrid method. The correctness of the computational code is checked by manufactured solution method used to inspect if the theoretical order of convergence is attained by the numerical methods. A laminar jet is simulated, coupling the Navier-Stokes equation and the general advection-diusion equation in a 3D computational domain. The jet is a good way to check the corectness of adaptative mesh renement algorithm. The module designed here is based in a previous implemented code AMR3D-P designed by IME-USP and MFLab/FEMEC-UFU (Fluid Dynamics Laboratory, Federal University of Uberlândia). The programming language used is FORTRAN and the simulations were run in LabMAP(Applied Mathematics Laboratoy at IME-USP) and MFLab/FEMEC-UFU computers.

Na obtenção de aproximações numéricas para Equações Diferenciais Parciais Elípticas utilizando o Método dos Elementos Finitos (MEF) alguns problemas apresentam valores maiores para o erro somente em algumas determinadas regiões do domínio como, por exemplo, regiões onde existam singularidades na solução contínua do problema. Uma possível alternativa para reduzir o erro cometido nestas regiões é aumentar o número de elementos nos trechos onde o erro cometido foi considerado grande. A questão principal é como identificar essas regiões, dado que a solução do problema contínuo é desconhecida. Neste trabalho iremos apresentar a chamada estimativa residual, que fornece um estimador do erro cometido na aproximação utilizando apenas os valores conhecidos dos contornos e a aproximação obtida sobre uma dada partição de elementos. Vamos discutir a relação entre a estimativa residual e o erro cometido na aproximação, além de utilizar as estimativas na construção de um algoritmo adaptativo para as malhas em estudo. Utilizando o software FreeFem++ serão obtidas aproximações para a Equação de Poisson e para o sistema de equações associado à Elasticidade Linear e por meio do estimador residual será analisado o erro cometido nas aproximações e a necessidade do refinamento adaptativo das malhas. / In obtaining numerical approximations for solutions to Elliptic Partial Differential Equations using the Finite Element Method (FEM) one sees that some problems have higher values for the error only in certain domain regions such as, for example, regions where the solution of the continous problem is singular. A possible alternative to reduce the error in these regions is to increase the number of elements in the partions where the error was considered large. The main issue is how to identify these regions, since the solution of the continuous problem is unknown. In this work we present the so-called residual estimate, which provides an error estimation approach which uses only the known values on the contours and the obtained approximation on a given discretization. We will discuss the relationship between the residual estimate and the error, and how to use the estimate for adaptively refining the mesh. Solutions for the Poisson equation and the Linear elasticity system of equations, and the residual estimates for the analysis of mesh refinement will be computed using the FreeFem++ software.