Orientador: Eugenio Spano Rosa / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-22T03:47:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Barbosa_MarcosPinotti_D.pdf: 44752191 bytes, checksum: 4001ae207eef045165cfeee88edbd4e8 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: A falta de informação básica sobre os mecanismos responsáveis pela hemólise mecânica impede, na maioria dos casos, o uso adequado da bomba centrífuga. Visando a preencher esta lacuna, este trabalho foi conduzido de modo a se estudarem as estruturas básicas do escoamento no interior de uma bomba centrífuga e relacioná-las a um potencial de hemólise. Foram empregadas duas abordagens distintas: simulação numérica de um canal isolado dabomba, com o objetivo de compreender a interação entre as forças inerciais, viscosas e de pressão em diversas situações operacionais, e medição experimental do campo de velocidade nos canais internos da bomba, com a finalidade de se obter uma visão global do escoamento e da interação entre os diferentes canais. O desafio do método numérico foi resolver as equações do movimento escritas em coordenadas ortogonais generalizadas a partir da formulação de fluxo de tensão. O programa computacional foi implementado em FORTRAN, empregando um algoritmo baseado no método dos volumes finitos. As medidas de velocidade foram realizadas por um sistema de anemômetro laser Doppler de última geração, capaz de medir duas componentes simultâneas de velocidade. Desenvolveu-se um protocolo experimental que superou os principais obstáculos associados ao acesso óptico às regiões de interesse no interior da bomba e à similaridade entre as condições de testes e as fisiológicas. A contribuição deste trabalho foi o desenvolvimento de uma metodologia de análise que relaciona as estruturas básicas do escoamento ao potencial de danos às células vermelhas do sangue / Abstract: The lack of basic information about the performance of mechanical hemolysis severely affects centrifugal blood pump handling. The present work faced this problem by studying the flow structures and the way hemolytic potential is influenced by them. Two distinct approaches were employed: numerical simulation of a single channel of the pump, in order to understand the interaction of inertial, viscous and pressure forces in different operational situations, and non-invasive measurements of the velocity field to provide a general picture of the flow field as well as the interaction between the flow generated by each channeI. Solving the Momentum equations, that were written in generalized orthogonal coordinates, using the stress-flux formulation, was the challenge of the numerical method. The computational program was devised by employing the finite volume method and it was implemented in FORTRAN language. The velocity measurements were performed by a laser Doppler anemometer system capable of acquiring and processing two simultaneous orthogonal velocity components. Difficulties arising ftom the optical access to the regions of interest inside the pump and from the similitude between testing and phisiological conditions were overcome by the experimental protocol specially designed for non-intrusive velocity measurements. The main contribution of the present study concems the development of a specific methodology which provides the link between the flow structures and the potential damage to the red blood cells / Doutorado / Termica e Fluidos / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Hugo Enrique Hernandez Figueroa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-09T06:26:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Hsu_AtilioClaudio_M.pdf: 6986419 bytes, checksum: 5d1120daa8d4126ad4a6fd84fd5ac188 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Nesta dissertação apresenta-se o desenvolvimento e a implementação de algoritmos para geração de malhas adaptativas de elementos triangulares, visando o estudo de problemas de propagação eletromagnética em domínios bidimensionais. Foram implementadas duas técnicas de refinamento, uma baseada no método da troca de arestas denominado Delaunay e a outra baseada na técnica de suavização de Laplace. O gerador implementado leva em conta interfaces de curvatura arbitrária e, também, pode ser facilmente integrado aos programas desenvolvidos no Departamento de Microonda e Óptica (DMO) / Abstract: This work presents the development of algorithms for adaptive mesh generation of triangular elements applicable to electromagnetic propagation problems in bidimensional domains. Several techniques were used, such as edgeflip, known as Delaunay method, and the Laplacian¿s smoothing method. The program considers arbitrary curvature interfaces and can be easily integrated to the programs created in the Department of Microwaves and Optics (DMO) / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

O objetivo desta dissertação de mestrado é estudar técnicas numéricas para simular escoamentos incompressíveis multifásicos e implementar uma ferramenta computacional utilizando malhas hierárquicas e discretizações por diferenças finitas. São apresentados a formulação matemática e o desenvolvimento do método numérico, levando em consideração o caráter multifásico do escoamento. Foi adotado o modelo de força superficial contínua e a representação da interface foi feita pelo método de acompanhamento de fronteira. São expostos todos os testes realizados durante o desenvolvimento da ferramenta para checar cada etapa do método. Finalmente, testes visando verificar o código foram feitos e os resultados obtidos foram considerados satisfatórios para a verificação da ferramenta aqui desenvolvida. / The objective of this masters degree essay is to study numerical techniques to simulate incompressible multiphase flows and to implement a computational tool using hierachical meshes and discretizations by finite diferences. We introduce the mathematical formulation and the development of the numerical method, for the multiphase flow problem. A continuum surface force model is employed with the interface representation by the front tracking method. We show all tests performed to verify each stage of the methods development. Finally, results obtained in classical benchmark flow tests show good agreement with previous published results, corroborating the validity of this newly developed numerical tool.

Made available in DSpace on 2016-03-15T19:38:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marcos Kleber Soares Kunyosi.pdf: 2418852 bytes, checksum: ab6795f8d39445430da1eca23e865c56 (MD5) Previous issue date: 2006-09-11 / Instituto Presbiteriano Mackenzie / Recognition of patterns can be performed by using neural networks built with oscillators, like phase-locked loops (PLLs). These networks are modeled with differential equation systems and can be studied by using Dynamical System Theory, which is used in this work in order to investigate the dynamical behavior related to a synaptic configuration of a neural network. As a result of such an investigation, two methods (Brute Force and Algebric) that help to build neural networks formed by PLLs are presented. These methods aim to relate the synaptic configuration of the network to the corresponding basin of attraction of fixed points, which represent the stored patterns on the network. Also general properties of synaptic configuration are presented in order to generate other useful configurations. Then a model of an image recognition machine able to store in its memory a monochromatic image and able to determine if other image is similar to the memorized one is proposed. / Reconhecimento de padrões pode ser feito usando redes neurais construídas com osciladores, como malhas de sincronismo de fase (PLLs). Essas redes são modeladas por sistemas de equações diferenciais e podem ser estudas pela Teoria de Sistemas Dinâmicos, que é usada neste trabalho para investigar o comportamento dinâmico associado a uma configuração sináptica de uma rede neural. Como resultado dessa investigação, são apresentados dois métodos (Força Bruta e Algébrico) que auxiliam na construção de redes neurais formadas por PLLs. Esses métodos têm como objetivo relacionar a configuração sináptica da rede às respectivas bacias de atração de pontos atratores, os quais representam os padrões memorizados na rede. Também são apresentadas propriedades gerais da configuração sináptica que podem ser usadas para compor outras configurações de interesse. Por fim, é proposto um modelo de máquina reconhecedora de imagem capaz de armazenar em sua memória uma figura monocromática e determinar se uma imagem qualquer apresentada a ela é semelhante à memorizada.

Submitted by isabela.moljf@hotmail.com (isabela.moljf@hotmail.com) on 2017-02-08T11:17:45Z No. of bitstreams: 1 marlonjosegomes.pdf: 2949599 bytes, checksum: bb3a544e4d1c851de6a261ca9a369c05 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-02-08T12:38:30Z (GMT) No. of bitstreams: 1 marlonjosegomes.pdf: 2949599 bytes, checksum: bb3a544e4d1c851de6a261ca9a369c05 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-08T12:38:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 marlonjosegomes.pdf: 2949599 bytes, checksum: bb3a544e4d1c851de6a261ca9a369c05 (MD5) Previous issue date: 2006-08-28 / Processos industriais bem como meios de produção baseados na filosofia da qualidade total, exigem controladores que trabalhem com seus parâmetros sintonizados, independente das situações de carga e distúrbios. Muito se tem discutido a respeito da sintonia de controladores PID, porém, a maioria, ainda, é utilizada em modo PI ou possuem parâmetros ajustados de forma inadequada, conduzindo a uma vida prematura dos atuadores e outros componentes do sistema. A teoria de controle já estuda controladores com algoritmo PID desde o início do século passado, sendo que diversos trabalhos comprovam a eficiência deste controlador em estruturas de controle clássicos e avançados. Apesar do controlador PID ser utilizado e estudado há muito tempo, o desempenho de malhas industriais não é satisfatório em muitos dos casos. Existem diversos critérios e índices de desempenho (IAE, ITAE, ISE, ITSE, Harris Index, tempo de estabilização, etc.) que permitem definir a eficiência de uma malha de controle. Apresenta-se neste trabalho um ambiente multifuncional, desenvolvido em C++, plataforma C++Builder, para sintonia e análise do desempenho de processos industriais simulados ou processos reais. Este ambiente pode também ser utilizado no treinamento de técnicos, operadores e engenheiros. / Industrial processes as well as the production based on the philosophy of quality assurance demand controllers that work facilities with their finely parameters, independent of the load situations and disturbances. A lot has been spoken regarding the PID controllers tuning, however, still, most is used in way PI or they possess adjusted parameters in an inadequate way, fomenting, like this, a premature life of the actuators and other components of the system. The control theory already studies controllers with PID algorithm since the beginning of last century, and several works prove controller PID’s efficiency for the classic and advanced control. In spite of PID controller to be used and studied at a long time, the acting of industrial loops is not satisfactory in many of the cases. Several criteria and acting indexes exist (IAE, ITAE,ISE, ITSE, Harris Índex, time of stabilization, etc.) that allow to define the efficiency of a control loop. Comes in this work an environment multifunctional, developed in C++, platform C++Builder, for tuning and analysis of acting of simulated industrial processes or real processes. This environment can also be used in the training of actual plant technical staff.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Soil samples from sampling grids is currently the leading precision farming tool used in Brazil. But it still has doubts about the economic feasibility of using grids with high density points. New technologies such as the use of management zones (MZ) to guide soil samples have been studied in order to reduce the number of samples and consequently the sampling costs while maintaining the quality of the information obtained. However, this method lacks scientific information about its efficiency. The aim of this study was to evaluate the technical efficiency (chapter I) mapping chemical attributes of soil and economic viability (chapter II) of the recommendations of fertilizers and from the parameters obtained by conventional sampling, sample grids and MZ delimited by different methodologies. The study was carried out in Boa Vista Missões - RS, on an area of 118,9 ha. The soil sampling was carried out in 2015, using a sample grid of 0.5 ha. From the systematic elimination of sample points simulated the use grids; 1, 2, 3 and 4.5 ha. The MZ were defined based on data altimetry of the area and the yield maps. To Chapter I used the data of P, K and pH which were submitted to descriptive statistical analysis. Data collected in sampling grid was submitted to geostatistical analysis. The accuracy of thematic maps was evaluated from the Pearson correlation and coefficient of relative deviation. For chapter II we used the P, K and SMP index to generate recommendations of P2O5, K2O and lime, respectively. The recommendation of errors were calculated in relation to the reference grid (0.5 ha) in application area (ha) kg of fertilizer and in real (R$), later smpling costs were compared with the total cost of errors recommendation. The increase in the size of the sampling grid resulted in loss of information on the spatial variability of attributes and concenquentemente raised the deviations in both fertilizer and corrective recommendations. For a proper assessment of the spatial variability of soil chemical attributes and an accurate prescription of inputs recommends the use of sampling grid of 0.5 ha. / A amostragem de solo a partir de grades amostrais é atualmente a principal ferramenta de agricultura de precisão utilizada no Brasil. Porém, ainda se tem dúvidas sobre a viabilidade econômica da utilização de grades com alta densidade de pontos. Novas tecnologias como o uso de zonas de manejo (ZM) para orientar amostragens de solo têm sido estudadas, visando reduzir o número de amostras e consequentemente os custos de amostragem, mantendo a qualidade das informações obtidas. Porém, tal metodologia carece de informações científicas sobre a sua eficiência. Objetivou-se com este estudo avaliar a eficiência técnica (capitulo I) do mapeamento dos atributos químicos do solo e a viabilidade econômica (capitulo II) das recomendações de fertilizantes e corretivos a partir dos parâmetros obtidos através da amostragem convencional, grades amostrais e ZM delimitadas por distintas metodologias. O estudo foi realizado em Boa Vista das Missões - RS, em uma área de 118,9 ha. A amostragem de solo foi realizada em 2015 através de uma grade amostral de 0,5 ha. A partir da eliminação sistemática de pontos amostrais, simulou-se a utilização de grades de 1, 2, 3 e 4,5 ha. As ZM foram delimitadas com base em dados altimétricos da área e de mapas de produtividade. Para o capítulo I utilizou-se os dados de P, K e pH os quais foram submetidos à análise estatística descritiva. Os dados coletados em grade amostrais foram submetidos à analise geoestatística. A acurácia dos mapas temáticos foi avaliada a partir da correlação linear de Pearson e coeficiente de desvio relativo. Para o capitulo II utilizou-se os teores de P, K e índice SMP para gerar as recomendações de P2O5, K2O e calcário, respectivamente. Calcularam-se os erros de recomendação em relação à grade referencia (0,5 ha) em área de aplicação (ha), kg de fertilizante e em reais (R$). Posteriormente os custos de amostragem foram comparados com os custos totais de erros de recomendação. O aumento da dimensão da grade amostral resultou em perdas de informações sobre a variabilidade espacial dos atributos e consenquentemente elevou os desvios nas recomendações tanto de fertilizantes quanto de corretivo. Para uma adequada aferição da variabilidade espacial dos atributos químicos do solo e uma acurada prescrição de insumos recomenda-se a utilização de grade amostral de 0,5 ha.

[pt] Este trabalho apresenta algoritmos de geração automática de malhas de elementos finitos bidimensionais e tridimensionais que, juntamente com outros algoritmos desenvolvidos dentro da linha de pesquisa ao qual ele está inserido, são integrados consistentemente em um pacote computacional. Os algoritmos geradores de malhas foram modificados para serem independentes dos pré-processadores, podendo assim serem incorporados em diferentes programas. Um novo algoritmo bidimensional de geração de elementos triangulares é proposto. Este algoritmo incorpora novas idéias, adaptadas de um algoritmo de geração tridimensional de malhas em volume arbitrário, e procura gerar elementos de melhor qualidade geométrica possível. Duas técnicas de geração de malhas sólidas são apresentadas: uma de mapeamento transfinito tridimensional, onde a malha sólida é construída a partir das seções transversais do modelo; e uma técnica de sweep, onde a malha sólida é construída pelo - arrasto - de uma seção transversal ao longo de um curva no espaço. Os algoritmos são incorporados em um modelador geométrico tridimensional, o MG (Mesh Generator), e alguns exemplos são feitos para demonstrar a capacidade de modelagem do ambiente criado. Em particular são mostrados exemplos para modelagem composta com diferentes métodos de construção de malhas e diferentes tipos de elementos finitos em um mesmo modelo. Também é feito um estudo de algumas medidas de distorção para elementos finitos planos. O cálculo dessas medidas de distorção é implementado em um modelador bidimensional gráfico interativo. A visualização das medidas de distorção é feita através de uma escala de cores. / [en] This work presents algorithms for two-dimensional and three- dimensional mesh generation of finite elements that, together with another algorithms developed by its research group, are integrated in a computational package. The mesh generation algorithms become independent of the preprocessor, and may be incorporated in different programs. An algorithm for two-dimensional planar triangular mesh generation is proposed. The algorithm incorporates new ideas, adapted from a three-dimensional mesh generation algorithm for arbitrary domains, which is focused on the generation of - optimal - shape elements. Two techniques of solid mesh generation are presented: a three-dimensional transfinite mapping, that generates the solid mesh interpolating cross-section meshes; and a sweep technique, that generates the solid mesh by sweeping a cross-section mesh along a curve in space. The algorithms are integrated in a three-dimensional geometric modeler, MG (Mesh Generation), and some examples demonstrate the modeling capability of the created environment. Specifically, the examples show the capability for composite modeling with different methods of mesh generation and different types of finite elements in the same model. A study of some distortion measures for planar finite elements is also performed. Computation of these distortion measures is implemented in a two-dimensional interactive graphics modeler. The visualization of the distortion measures is made through a color scale. / [es] Este trabajo presenta algoritmos de generación automática de mallas de elementos finitos bidimensionales y tridimensionales que, conjuntamente con otros algoritmos desarrollados dentro de esta línea de investigación, son integrados consistentemente en un paqueote computacional. Los algoritmos generadores de mallas fueron modificados para ser independentes de los preprocesadores, permitiendo que sean incorporados a diferentes programas. Se propone un nuevo algoritmo bidimensional de generación de elementos triangulares. Este algoritmo incorpora nuevas ideas, adaptadas de un algoritmo de generación tridimensional de mallas en volumen arbitrario, y busca generar elementos de la mejor calidad geométrica posible. Se presentan dos técnicas de generación de mallas sólidas: una de mapeamiento transfinito tridimensional, donde la malla sólida se construye a partir de las secciones transversales del modelo; y una técnica de swep, donde la malla sólida se construye al arrastrar una sección transversal a lo largo de una curva en el espacio. Los algoritmos se incorporan en un modelador geométrico tridimensional, el MG (Mesh Generator), y se incluyen algunos ejemplos para demostrar la capacidad de modelaje del ambiente creado. En particular son mostrados ejemplos que contemplan diferentes métodos de construcción de mallas y diferentes tipos de elementos finitos en un mismo modelo. También se realiza un estudio de algumas medidas de distorción para elementos finitos planos. EL cálculo de esas medidas de distorsión se implementa en un modelador bidimensional gráfico interactivo. La visualización de las medidas de distorsión se efectua a través de una escala de colores.

A reconstrução de superfícies a partir de nuvens de pontos faz parte de um novo paradigma de modelagem em que modelos computacionais para objetos reais são reconstruídos a partir de dados amostrados sobre a superfície dos mesmos. O principal problema que surge nesse contexto é o fato de que não são conhecidas relações de conectividade entre os pontos que compõe a amostra. Os objetivos do presente trabalho são estudar métodos implícitos para a reconstrução de superfícies e propor algumas melhorias pouco exploradas por métodos já existentes. O uso de funções implícitas no contexto da reconstrução conduz a métodos mais robustos em relação a ruídos, no entanto, uma das principais desvantagens de tais métodos está na dificuldade de capturar detalhes finos e sharp features. Nesse sentido, o presente trabalho propõe o uso de abordagens adaptativas, tanto na poligonalização de superfícies quanto na aproximação de superfícies. Além disso, questões relativas à robustez das soluções locais e à qualidade da malha também são abordadas. Por fim, o método desenvolvido é acoplado aumsoftware traçador de raios afimde se obterumamaneira de modelar cenas tridimensionais utilizando nuvens de pontos, além dos objetos gráficos tradicionais. Os resultados apresentados mostram que muitas das soluções propostas oferecem um incremento à qualidade dos métodos de reconstrução anteriormente propostos / Surface reconstruction from point clouds is part of a new modeling paradigm in which computational models for real objects are reconstructed from data sampled from their surface. The main problem that arises in this context is the fact that there are no known connectivity relationships amongst the points that compose the sample. The objectives of the present work are to study implicit methods for surface reconstruction and to propose some improvements scarcely explored by previous work. The use of implicit functions in the context of surface reconstruction leads to less noise sensitive methods; however, one major drawback of such methods is the difficulty in capturing fine details and sharp features. Towards this, the present work proposes the use of adaptive approaches, not only in the polygonization but also in the surface approximation. Besides, robustness issues in local solutions and mesh quality are also tackled. Finally, the developed method is embedded in a ray tracer software in order to set a basis for modeling tridimensional scenes using point sets, in addition to traditional graphic objects. The presented results show that a great deal of the proposed solutions offer a quality increase to the reconstruction method previously proposed

[pt] A otimização topológica tem como objetivo encontrar a distribuição mais eficiente de material (ótima topologia) em uma determinada região, satisfazendo as restrições de projeto estabelecidas pelo usuário. Na abordagem tradicional atribui-se uma variável de projeto, constante, denominada densidade, para cada elemento finito da malha. Dessa forma, a qualidade da representação dos novos contornos da estrutura depende do nível de discretização da malha: quanto maior a quantidade de elementos, mais bem definida será a topologia da estrutura otimizada. No entanto, a utilização de malhas super-refinadas implica em um elevado custo computacional, principalmente na etapa de solução numérica das equações de equilíbrio pelo método dos elementos finitos. Este trabalho propõe uma nova estratégia computacional para o refinamento adaptativo local de malhas utilizando elementos finitos poligonais em domínios bidimensionais arbitrários. A ideia consiste em realizar um refinamento da malha nas regiões de concentração de material, sobretudo nos contornos internos e externos, e um desrefinamento nas regiões de baixa concentração de material, como por exemplo, nos furos internos. Desta forma, é possível obter topologias ótimas, com alta resolução e relativamente baixo custo computacional. Exemplos representativos são apresentados para demonstrar a robustez e a eficiência da metodologia proposta por meio de comparações com resultados obtidos com malhas super-refinadas e mantidas constantes durante todo o processo de otimização topológica. / [en] Topology optimization aims to find the most efficient distribution of material (optimal topology) in a given domain, subjected to design constraints defined by the user. The quality of the new boundary representation depends on the level of mesh refinement: the greater the number of elements in the mesh, the better will be the representation of the optimized structure. However, the use of super refined meshes implies in a high computational cost, especially regarding the numerical solution of the linear systems of equations that arise from the finite element method. This work proposes a new computational strategy for adaptive local mesh refinement using polygonal finite elements in arbitrary two-dimensional domains. The idea is to perform a mesh refinement in regions of material concentration, mostly in inner and outer boundaries, and a mesh derefinement in regions of low material concentration such as the internal holes. Thus, it is possible to obtain optimal topologies with high resolution and relatively low computational cost. Representative examples are presented to demonstrate the robustness and efficiency of the proposed methodology by comparing the results obtained herein with the ones from the literature where super refined meshes are held constant throughout all topology optimization process.

[pt] A exploração segura de reservatórios de petróleo necessita uma boa modelagem numérica dos objetos geológicos da sub superfície, que inclui entre outras etapas: interpretação sísmica e geração de malha. Esta tese apresenta um estudo nessas duas áreas. O primeiro estudo é uma contribuição para interpretação de dados sísmicos, que se baseia na detecção automática de falhas sísmicas usando redes neurais profundas. Em particular, usamos Redes Neurais Convolucionais (RNCs) diretamente sobre mapas de amplitude sísmica, com a particularidade de usar dados sintéticos para treinar a rede com o objetivo final de classificar dados reais. Num segundo estudo, propomos um novo algoritmo para geração de malhas bidimensionais de quadrilaterais para estudos geomecânicos, baseado numa abordagem inovadora do método de quadtree: definimos novos padrões de subdivisão para adaptar a malha de maneira eficiente a qualquer geometria de entrada. As malhas obtidas podem ser usadas para simulações com o Método de Elementos Finitos (MEF). / [en] Safe oil exploration requires good numerical modeling of the subsurface geobodies, which includes among other steps: seismic interpretation and mesh generation. This thesis presents a study in these two areas. The first study is a contribution to data interpretation, examining the possibilities of automatic seismic fault detection using deep learning methods. In particular, we use Convolutional Neural Networks (CNNs) on seismic amplitude maps, with the particularity to use synthetic data for training with the goal to classify real data. In the second study, we propose a new two-dimensional all-quadrilateral meshing algorithm for geomechanical domains, based on an innovative quadtree approach: we define new subdivision patterns to efficiently adapt the mesh to any input geometry. The resulting mesh is suited for Finite Element Method (FEM) simulations.