Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2012-10-24T18:48:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 274142.pdf: 3094996 bytes, checksum: 88a0277ca099164342a09f709316a7e6 (MD5) / É comum o uso de procedimentos de cálculo na simulação numérica de reservatórios de petróleo que, visando menor esforço computacional, maior robustez e simplicidade no código numérico, simplificam as equações governantes de conservação através de aproximações que podem implicar em erros significativos nas soluções de determinados problemas. Uma clássica aproximação deste tipo abordada neste trabalho, num domínio bidimensional, é o esquema de cinco pontos quando empregado a malhas não ortogonais e/ou a meios anisotrópicos. Neste trabalho é desenvolvida uma ferramenta de pré-processamento de dados denominada Indicador de Qualidade de Malha. Este indicador permite ao usuário comparar diferentes malhas e optar por aquela que introduz menores erros nas soluções. Além dessa ferramenta, são comparadas soluções baseadas nos esquemas de cinco e nove pontos empregando algumas metodologias numéricas. Para os esquemas de cinco pontos empregados, a primeira metodologia está contida no software ECLIPSE 100 que adota o método dos volumes finitos tradicional com as transmissibilidades propostas por Hegre et al. (1986). A segunda está contida no simulador desenvolvido neste trabalho que também emprega o método tradicional dos volumes finitos e propõe uma nova metodologia de cálculo das transmissibilidades para um esquema de cinco pontos. Para os esquemas de nove pontos, três metodologias são utilizadas. A primeira contida no software ECLIPSE 300 emprega o método MPFA Multi-Point Flux Approximation. A segunda, contida num simulador desenvolvido no laboratório SINMEC, emprega o método dos volumes finitos baseado em elementos EbFVM Element-based Finite Volume Method. E por fim, a terceira é uma das versões do simulador desenvolvido neste trabalho que emprega o método dos volumes finitos tradicional onde é proposta uma nova metodologia de cálculo para as transmissibilidades para uma discretização de nove pontos. Desta forma, este trabalho apresenta uma nova metodologia de cálculo das transmissibilidades tanto para esquemas de cinco quanto para esquemas de nove pontos. As transmissibilidades de nove pontos propostas produziram bons resultados quando comparadas com as metodologias de nove pontos empregadas. O indicador de qualidade de malha mostrou ser uma boa ferramenta para avaliar erros. / In petroleum reservoir simulation is common to use numerical calculations that simplify the governing conservation equations in order to reduce the computational time, increase the simulator robustness and simplicity. However, these approximations may result in considerable errors. A classic type of this approximation, studied in this work, is the five point scheme, for two dimensional domains, when using non-orthogonal meshes and/or anisotropic media. In this work a pre-processing feature named Quality Mesh Indicator is developed. This indicator allows the user to compare different meshes and to decide the one that introduces less error in the solutions. Furthermore, solutions based on five and nine point schemes are compared using some numerical tools. For the different five point schemes compared, the first methodology is used by the commercial simulator ECLIPSE 100, which uses the traditional finite volume method with transmissibilities proposed by Hegre et al. (1986). The second is a simulator developed in this work which also uses the traditional finite volume method and proposes a new methodology for the five points transmissibility calculation. For the nine point schemes, three methodologies are used. The first one is inside the commercial simulator ECLIPSE 300, which uses the Multi-Point Flux Approximation (MPFA) method. The second, used in an in-house simulator, employs the Element-based Finite Volume Method (EbFVM). And the last one is another version of the simulator developed in this work, where a new methodology for the transmissibility calculation is proposed. This way, two new methodologies for the transmissibility calculation were developed in this work, one for the five and another for the nine point scheme. The nine points transmissibilities proposed generated results that are in good agreement with results from simulators that used nine points methodologies. The quality mesh indicator seems to be a good tool in order to evaluate errors in solutions that used five point schemes.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-24T20:08:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 266728.pdf: 1581002 bytes, checksum: e697a795a3a8fcf4a1ce205abc829bb4 (MD5) / A aplicação de campos elétricos intensos em suspensões de células provoca o aumento da condutância da membrana plasmática (Gm). Este fenômeno, chamado de eletroporação, tem sido utilizado na biologia e medicina. Alguns mecanismos e fundamentos da eletroporação ainda não são completamente entendidos. Neste trabalho realizou-se medições macroscópicas da condutividade de suspensões celulares, e através da análise numérica, obteve-se as alterações microscópicas (como, condutância e potencial na membrana) causadas pela eletroporação. A alteração da condutividade da suspensão de células foi medida com a aplicação de campo entre 400 e 1650V/cm, para frações volumétricas de p=0,07 e 0,35. Os resultados experimentais (p=0,07) foram utilizados para obter os parâmetros dos modelos de Krassowska et al. (1999) e Hibino et al. (1993). Com a análise numérica, estudou-se a dinâmica de abertura e fechamento dos poros, a distribuição do potencial de transmembrana induzido, o potencial crítico, efeito da condutividade do meio ( o), do citoplasma e do raio da célula (r) na eletroporação. Comparamos os resultados com o modelo da condutividade de Maxwell e Pavlin et al. (2005). O máximo valor de Gm foi entre 1-7S/cm2, e variação do ângulo crítico (a partir do qual Gm é desprezível) entre 50 e 65 . Estes valores confirmam os resultados obtidos por Kakorin et al. (2002) e Schmeer et al. (2004). Os modelos matemáticos apresentaram um erro menor que 3%. A metodologia desenvolvida mostrou-se adequada para o estudo experimental da eletroporação. Demonstrou-se que o e 'r' têm que ser considerados na escolha adequada da intensidade e duração dos pulsos. No entanto, para meios de baixa condutividade, contendo células maiores que 7 m de raio, as dimensões das células não afetam significativamente a abertura de poros.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico, Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2012-10-24T21:44:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 273146.pdf: 10177382 bytes, checksum: f3b6e0684c26348a9d7d2bcb9a9545f3 (MD5) / O presente trabalho apresenta uma metodologia para o projeto de cassetes de refrigeração onde os componentes do cassete (e.g., condensador, evaporador, compressor) são selecionados através de um algoritmo de otimização baseado na simulação numérica do sistema de refrigeração. Para tanto, modelos matemáticos foram desenvolvidos para cada um dos componentes do cassete, especialmente para os trocadores de calor (evaporador e condensador), uma vez que estes afetam tanto o desempenho quanto o custo do produto. Um modelo tri-dimensional inédito foi então proposto para simular o comportamento termohidráulico de trocadores de calor tubo-aleta com base nos princípios fundamentais da conservação da massa, energia e da quantidade de movimento aplicados tanto ao domínio do ar como do fluido refrigerante. Os resultados das simulações foram validados contra dados experimentais obtidos testando-se diferentes trocadores de calor em um túnel de vento especialmente projetado para esta finalidade. Os sub-modelos do evaporador e do condensador foram então acoplados aos sub-modelos desenvolvidos para o compressor e o dispositivo de expansão com a finalidade de simular o comportamento global do sistema de refrigeração. Os resultados das simulações foram validados contra dados experimentais obtidos testando-se diferentes cassetes de refrigeração em um calorímetro desenvolvido especialmente para esta aplicação, quando se verificou que as previsões do modelo para as pressões de evaporação e condensação, potencia consumida, capacidade de refrigeração e coeficiente de performance apresentaram uma boa concordância com os dados experimentais, com erros na faixa de ±10%. Apos o exercício de validação, o modelo foi empregado para otimizar tanto as geometrias do condensador e do evaporador quanto para selecionar o compressor com base em diferentes critérios de avaliação de desempenho que levam em conta tanto o COP do sistema como o custo do produto. Dois novos cassetes foram então projetados, construídos e testados com base nos resultados da otimização, apresentando uma relação COP / custo ate duas vezes superior ao produto original. Como resultado, propôs-se uma metodologia computacional de projeto e otimização que pode ser empregada a quaisquer sistemas de refrigeração que façam uso de trocadores de calor compactos do tipo tubo-aleta.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T05:14:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 280433.pdf: 682023 bytes, checksum: f87fb02af6515fa339856aed8a844ee5 (MD5) / Este trabalho tem como objetivo propor um modelo matemático para análise do comportamento de um veículo submetido a um carregamento lateral crescente até atingir o limiar do capotamento. Modelos simplificados existentes não levam em conta o comportamento da cinemática da suspensão o que inviabiliza a representação da cambagem, bitola, transferência de carga, posição do centro de gravidade e, principalmente, a posição do centro de rolagem, normalmente considerado fixo no plano médio. Trata-se de um modelo quase-estático, com representação plano-frontal e com dois graus de liberdade. Compõe-se de carroceria e duas rodas, conectadas à carroceria através de duas suspensões tipo McPherson. A rigidez equivalente das molas é levada em consideração. A formulação matemática aplicada baseia-se no método de Davies, que propõe uma forma sistemática para a geração e solução das equações da cinemática e da estática de mecanismos. O método utiliza a teoria dos helicoides, a teoria dos grafos e as leis de Kirchhoff. Através do modelo, é possível analisar o movimento da carroceria, a migração do centro de rolagem e do centro de gravidade, a transferência de carga e a distribuição da carga vertical, até ser atingido o limiar do capotamento, em resposta a uma aceleração lateral. Também pode-se avaliar a diferença em relação ao Fator de Estabilidade Estática, parâmetro utilizado para avaliar a tendência de capotamento de um veículo. Para demonstrar o comportamento do centro de rolagem no mecanismo de dois graus de liberdade, é dado o enfoque de mecanismos em que o centro de rolagem e os polos são considerados como centros instantâneos de rotação. A contribuição está relacionada com a representação cinemática mais apropriada proporcionada pelo modelo (com dois graus de liberdade), que consegue reproduzir, de forma adequada, a variação da cambagem, da bitola e, principalmente, a migração do centro de rolagem. Outra contribuição diz respeito à forma de geração das equações e da obtenção dos resultados, notavelmente facilitados pela aplicação do método de Davies.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T09:00:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 287919.pdf: 1924427 bytes, checksum: 55bcf2ec008ae72f451f7af48706cbed (MD5) / As bactérias ácido lácticas (BAL) são um dos principais grupos de micro-organismos responsáveis pela deterioração de produtos cárneos embalados a vácuo e em atmosfera modificada, armazenados sob temperatura de refrigeração. A microbiologia preditiva é considerada uma importante ferramenta para quantificar e predizer o comportamento microbiano sob influência de diferentes fatores ambientais, como por exemplo, a temperatura. Assim sendo, o objetivo geral deste trabalho foi modelar o crescimento de BAL em condições isotérmicas e não isotérmicas de cultivo. Primeiramente foram ajustados quatro modelos primários às curvas de crescimento de Lactobacillus plantarum, Lactobacillus viridescens e Lactobacillus sakei em meio de cultivo MRS sob seis diferentes temperaturas isotérmicas (entre 4°C e 30°C), sendo que o modelo primário que apresentou melhor ajuste aos dados experimentais foi o modelo de Gompertz. Foram avaliados também cinco modelos secundários, sendo que a influência da temperatura foi melhor descrita pela equação da potência para a fase lag (.), o modelo da raiz quadrada para a velocidade de crescimento (.) e a equação do tipo Arrhenius para o aumento logarítmico da população (A). Com base nos modelos selecionados, foi estabelecido um modelo de crescimento não isotérmico, baseado na metodologia proposta por Corradini e Peleg. O modelo proposto foi validado com dados experimentais de L. plantarum em meio MRS sob três diferentes perfis de temperatura. A partir de um delineamento composto central rotacional, um modelo de superfície de resposta foi estabelecido para predizer a velocidade de crescimento de L. plantarum em meio MRS, sob diferentes temperaturas (4°C a 16°C), pH (5,5 a 7,5), NaCl (0 a 6%) e Na-lactato (0 a 4%). Todos os fatores estudados foram estatisticamente significativos (p < 0,10) no intervalo de confiança estudado e usados para a construção do modelo, sendo que o fator que apresentou a maior significância foi a temperatura, seguido pelo NaCl, Na-lactato e pH. Este modelo de superfície de resposta foi validado matematicamente com condições adicionais realizadas dentro do domínio do delineamento experimental. O crescimento de L. plantarum também foi analisado quando esta bactéria foi inoculada em um produto cárneo, chopped suíno cozido, embalado a vácuo e armazenado sob diferentes temperaturas isotérmicas (4°C, 10°C e 16°C). O modelo primário de Gompertz ajustou-se bem às curvas de crescimento e os modelos secundários foram os mesmos selecionados no caso do crescimento da bactéria em meio MRS. Não foram observadas mudanças sensoriais no produto quando L. plantarum atingiu a população máxima (107 úteis para predizer, dentro dos limites estabelecidos para cada modelo, o comportamento de bactérias ácido lácticas em produtos cárneos. / Lactic acid bacteria (LAB) are the main microorganism group responsible for the spoilage of modified atmosphere or vacuum-packaged meat products, stored under refrigeration. The predictive microbiology is an important tool to quantify and predict microbial behavior under the influence of different environmental factors, such as temperature. Then, the overall aim of this study was to model the LAB growth in isothermal and non-isothermal conditions. Firstly, four primary models were fitted to the growth curves of Lactobacillus plantarum, Lactobacillus viridescens and Lactobacillus sakei in MRS broth under six different isothermal temperatures (4°C to 30°C), being the Gompertz model the primary model that showed the best fit to the experimental data. Five secondary models were also evaluated, and the influence of temperature on the lag phase duration (.) was better described by the power equation, the square root for the maximum specific growth rate (.), and the Arrhenius-type equation for the microbial population increase (A). Based on selected models, the non-isothermal growth model was established, based on the methodology proposed by Corradini and Peleg. The model proposed was validated with experimental growth curves of L. plantarum in MRS obtained under three periodic temperature profiles. From a central composite rotatable design, the response surface model was established to predict L. plantarum growth rate in MRS broth, under different temperatures (4°C to 16°C), pH (5.5 to 7.5), NaCl (0 to 6%) and Na-lactate (0 to 4%). All the factors were statistically significant (p < 0.10) and used to build the model, where the temperature was the most decisive factor, followed by the concentrations of NaCl and Na-lactate and by the pH. This model was mathematically validated with additional conditions within model range. L. plantarum growth was also analyzed when this bacteria was inoculated in a meat product, cooked chopped pork, vacuum packaged and stored under different isothermal temperatures (4°C, 10°C and 16°C).he Gompertz model showed a good fit to growth curves and the secondary models were the same ones selected in the case of growth in MRS broth. There were no sensory changes in the product when L. plantarum reached the maximum population. The predictive models established in this study can be useful for predicting, within the limits set for each model, the behavior of lactic acid bacteria in meat products.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-25T22:32:59Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / As células a combustível são dispositivos de conversão de energia capazes de operar com altas eficiencias gerando uma quantidade mínima de efluentes. Neste contexto, são apontadas como possíveis substitutas para os atuais geradores de pequeno e médio porte. Apesar de se ncontrar em um estágio tecnológico muito avançado, o uso de células a combustível em larga escala ainda é limitado devido à uma série de dificuldades de construção e operação. No caso das células com membrana de troca de prótons (PEMFCs), uma das principais dificuldades é o gerenciamento de água no interior da célula, pois para que a membrana possua uma alta condutividade ionica é necessário que uma grande quantidade de água esteja presente, porém, esta água pode condensar e bloquear os poros que permitem o acesso dos reagentes ao catalisador. Neste trabalho, utilizou-se um modelo matemático baseado em técnicas de fluido dinâmica computacional para avaliar a geração e o transporte de água no interior de uma PEMFC. Considerou-se dois casos distintos, sendo no primeiro alimentado ar úmido saturado ao cátodo e no segundo oxigênio puro saturado com água. Os dois casos foram validados através da comparação com dados experimentais apresentados na literatura. No primeiro caso, observou-se uma grande perda de desempenho para baixas tensões de operação devido à escassez de oxigênio na camada de catalisador. No segundo caso, onde uma quantidade muito maior de oxigenio ´e fornecida, este fen#omeno n#ao foi observado, de modo que a forma como a ´agua gerada ´e distribu´ýda varia significativamente entre os casos. Atrav´es dos resultados obtidos, determinou-se as taxas de consumo de reagentes e de forma¸c#ao e distribui¸c#ao de ´agua l´ýquida, sendo estes dados importantes para o desenvolvimento de sistemas de gera¸c#ao de energia utilizando c´elulas a combust´ývel. Al´em disso, as distribui¸c#oes de concentra¸c#ao e temperatura s#ao apresentados para diversos valores de temperatura e tens#ao de opera¸c#ao, atrav´es dos quais observou-se que a forma predominante de polariza¸c#ao afeta diretamente a distribui¸c#ao de energia e massa no interior da c´elula. Utilizando os resultados de forma¸c#ao de ´agua l´ýquida como condi¸c#ao de contorno, empregou-se o m´etodo de volume de fluido para avaliar a forma¸c#ao e o transporte de gotas de ´agua nos canais de escoamento. Em nenhum dos casos avaliados observou-se um grande ac´umulo de ´agua nos canais, por´em, pequenas regi#oes formadas pela coalescencia de diversas gotas surgiram na interface entre o canal e a camada de difus#ao, bloqueando o acesso dos reagentes a alguns poros. Al´em disso, o di#ametro m´edio dos poros mostrou-se um importante par#ametro na din#amica de forma¸c#ao e transporte das gotas. / Fuel cells are energy conversion devices with the ability to operate efficiently and generate a minimum amount of byproducts. In this way, they are considered as possible and viable substitutes for small and medium generators used today, based mostly in the burn of fossil fuel. Despite the advanced technologic level achieved in the last years, the large-scale use of fuel cells is still limited by many construction and operation difficulties. For the proton exchange membrane fuel cells (PEMFC) one of the main hindrance is the water management, since the electrolyte membrane needs a large amount of water inside the cell to have a high ionic conductivity and a over-saturation condition can induce to the pore blockage and restrict the reactant acesso to the catalatic layer. In this study, a mathematical model based on computational fluid dynamic technics was used to investigate the generation and transport of water inside a PEMFC, considering two different cases. In the first case, ambient air is fed to the cathode, while in the second case pure oxygen is fed. Both cases are validated by the comparison with experimental data found in literature. For the air-fed fuel cell a great performance loss is observed for small voltages due to the lack of oxygen at the catalatic layer. For the oxygen-fed cell this state is not observed, since a much larger amount of oxygen is provided to the system. Using the obtained results the reactant consume and liquid water generation rate and distribution were determined, configuring important data for the development of energy generation systems using fuel cells. Furthermore, the temperature and species concentration profiles are shown for several operation temperature and voltage values, from which can be determined that the predominant polarization form affects directly the energy and mass distribution. Using the results for liquid water generation as boundary condition, the Volume of Fluid method was used to evaluate the liquid droplets formation and transport along the flow channel. A large water accumulation was not observed in the cases considered, but small flooded regions, generated by the coalescence of many droplets, was observed at the flow channel - gas diffusion layer interface, causing the blockage of some pores. Moreover, the average pore diameter proved to be a key parameter in the dynamics of droplets generation and transport.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química / Made available in DSpace on 2012-10-22T19:33:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 225997.pdf: 8394436 bytes, checksum: b76d13e31ce5e1447903c1c2443bd85a (MD5) / A elaboração deste trabalho tem a finalidade de propor um modelo matemático que descreva o acoplamento entre atividade elétrica cerebral, metabolismo e hemodinâmica. Este fenômeno envolve diversos mecanismos fisiológicos e bioquímicos, tais como ativação neuronal, reações glicolíticas, atividade da bomba Na+, K+-ATPase, fosforilação oxidativa, conversão da fosfocreatina em creatina catalisada pela creatina quinase e transporte de glicose, oxigênio e lactato através da barreira hematoencefálica. Todos estes mecanismos são ativados quando a célula recebe sinal de que alguns processos metabólicos dentro dela são excitados ou acelerados, a fim de ativar o sistema de reações que produzem o ATP e conseqüentemente, induzir um aumento no fluxo sangüíneo regional através dos capilares. O modelo matemático resultante consiste de um sistema contendo 14 equações diferenciais ordinárias, que é solucionado numericamente pelo Método de Euler. O modelo prediz corretamente as concentrações metabólicas in vivo e é, então, validado por comparação com dados contidos na literatura, demonstrando satisfatoriamente os mecanismos envolvidos no acoplamento. Finalmente, o modelo matemático proposto é utilizado para o estudo de ativação repetitiva.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. / Made available in DSpace on 2012-10-23T02:22:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 247083.pdf: 10415632 bytes, checksum: 7194e6da81f13f5e08244fea3cf6dc94 (MD5) / A Lagoa da Conceição, localizada na Ilha de Santa Catarina, no Sul do Brasil, é uma típica laguna costeira, conectada com o oceano por um canal de maré. Devido a sua beleza natural e localização estratégica, a laguna esta atualmente sofrendo problemas ambientais e de conflito de uso. Esse cenário levou o Laboratório de Hidráulica Marítima (LaHiMar) da UFSC a realizar um projeto de pesquisa para estudar a hidrodinâmica da laguna. Esse estudo apresenta os resultados das medições de campo e modelação hidrodinâmica. Os dados batimétricos foram adquiridos e níveis medidos de Fevereiro de 2005 a Março de 2006 (31 dias), em dois pontos diferentes da laguna. Dados meteorológicos também foram coletados de Agosto de 2005 a Junho de 2006. A hidrodinâmica da lagoa e do canal de maré foi investigada com o auxílio do modelo do DHI, Mike 21, através de um convênio de cooperação científica entre o LaHiMar/UFSC e o DHI. Mike 21 é um modelo 2D-H escrito pelo método de volumes finitos que permite a utilização de uma malha não estruturada, que se ajusta melhor a diferentes escalas da Lagoa da Conceição. A calibração do modelo hidrodinâmico foi realizada forçando o modelo com nível na desembocadura externa do canal e comparando os resultados com níves d'água medidos dentro da laguna. Os resultados confirmaram a redução dos componentes de alta freqüência encontrados por Andrade (2001). A análise de diferentes cenários permitiu a compreensão de características importantes da hidrodinâmica da Lagoa da Conceição. Os principais resultados são que: a pequena passagem conectando o compartimento Sul com o restante da laguna não limita a circulação nessa região da laguna; e o efeito da dragagem do canal principal na troca d'água da laguna. Conceição Lagoon, located in the Island of Santa Catarina, in Southern Brazil, is a typical coastal lagoon connected to the ocean through a tidal inlet. Due to its natural beauty and strategic location, the lagoon is currently undergoing environmental problems and users' conflicts. This scenario prompted the Maritime Hydraulics Laboratory (LaHiMar) of UFSC to carry on a research project to study the hydrodynamics of the lagoon. This study reports the results concerning field measurements and modeling. Bathymetric data was collected and water levels recorded from February 2005 to March 2006 (31 days) in two different points within the lagoon. Meteorological data was also collected from August 2005 to June 2006. The hydrodynamics of the lagoon and the tidal channel was investigated with the aid of DHI's Mike 21 model in the context of a scientific cooperation agreement between LaHiMar/UFSC and DHI. Mike 21 is a 2D-H model in finite volume method that allows its use in an unstructured grid that fits better to different scales. Hydrodynamic model calibration was performed by forcing the model with level at the channel mouth and comparing the results with the measured water levels recorded inside the lagoon. Modeling showed a reduction of higher frequency tidal components, since longer periods loose less energy in the process of propagation through the channel. Analysis of different scenarios allowed the understanding of important hydrodynamics patterns of Conceição Lagoon. The most relevant are that the very small passage connecting the southern compartment with the rest of the lagoon does not limit the circulation in that part of the lagoon and the effect of dredging the main channel on the exchange of water of the lagoon.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T06:24:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 247155.pdf: 2874434 bytes, checksum: b6e6f17248871a84ba0eb9c9f2679d4c (MD5) / O termossifão bifásico é um dispositivo tubular de grande condutância térmica, com o qual é possível confeccionar trocadores de calor dos mais variados tamanhos e geometrias. Em se tratando da substituição de certos trocadores convencionais, tais equipamentos têm atraído o interesse da indústria por resultarem em equipamentos com menores custos operacionais, maior segurança, robustez e confiabilidade, o que abre novas oportunidades de investimentos em eficiência energética de plantas de processo e utilidades. A água tem sido o principal fluido de trabalho utilizado em termossifões bifásicos. No entanto, em alguns recuperadores de calor que operam em temperaturas médias na ordem de 300 °C, é impeditivo o uso da água como fluido de trabalho. Para estes casos, fluidos orgânicos têm sido utilizados pela indústria, particularmente o naftaleno. Neste trabalho, propõe-se um modelo matemático para estimar os coeficientes de troca de calor internos de um termossifão bifásico em que utiliza naftaleno como fluido de trabalho. Este modelo foi aferido através de uma bancada experimental. Adicionalmente, foi realizada uma modelagem do desempenho de termossifões contendo impurezas no fluido de trabalho, na forma de gases não-condensáveis. A análise teórico-experimental indicou que o modelo desenvolvido é uma ferramenta conservativa para o dimensionamento térmico de trocadores com termossifões bifásicos com especificações próximas - mas não necessariamente idênticas - às dos tubos ensaiados na bancada. Os resultados desse trabalho expõem claramente a relação causal entre a presença de gases não-condensáveis e a queda de desempenho dos termossifões bifásicos quando operando a temperaturas relativamente baixas. E mostra que os termossifões de naftaleno podem ter seu desempenho depreciado principalmente por efeitos de compressibilidade e de arraste de fluido.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T11:04:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 249275.pdf: 2655556 bytes, checksum: 25fe91f9a93b21cb63e4f79051d4192e (MD5) / O gás natural é um dos combustíveis presentes na matriz energética brasileira que possui o potencial de redução na agressão ao meio ambiente, tanto na redução da emissão de poluentes gasosos (CO, NOx, SO3, etc.) como na redução da emissão de CO2 por quantidade de energia gerada. No entanto, o seu uso no setor automotivo, assim como o uso de outros combustíveis alternativos, depende do correto projeto ou adaptação/regulagem dos motores ao uso deste combustível. Na busca por ferramentas de engenharia que auxiliem no projeto e no desenvolvimento de motores a combustão interna que utilizem combustíveis alternativos, este trabalho objetiva o desenvolvimento de um modelo computacional bidimensional para a simulação de um motor a combustão interna naturalmente aspirado, com admissão de combustível e ar pré-misturados e com ignição por centelha. O gás metano é utilizado como um modelo de gás natural. A atenção do trabalho é direcionada aos fenômenos físicos e químicos associados à dinâmica do escoamento, à combustão e à transferência de calor no interior da câmara de combustão. Assim, o modelo para a simulação do problema em questão é obtido a partir da formulação das equações que regem os diversos fenômenos físicos e químicos. Resultados são apresentados para diversas propriedades do escoamento e da combustão, tais como a pressão e a temperatura no interior da câmara de combustão, os fluxos de massa através dos sistemas de admissão e de exaustão, as taxas de combustão e de transferência de calor nas paredes do motor, bem como os campos de velocidade e de temperatura. Analisa-se ainda o efeito de parâmetros de operação do motor através das estimativas de torque, eficiência volumétrica e de conversão do combustível, dentre outros. Os resultados são consistentes com os valores típicos observados em motores a combustão interna. The increasing interest for less polluting energy sources and the recent availability to the final user in the Brazilian market has motivated the use of natural gas as an alternative fuel for internal combustion engine vehicles. In the search for engineering tools to improve internal combustion engines design and optimization, the present work is focussed on the development of a two-dimensional numerical model to simulate a spark-ignition engine fuelled by a mixture of air and methane as a natural gas simplification. Here, attention is directed to physical and chemical phenomena associated to the fluid flow, combustion and heat transfer processes that take place inside the cylinder. To this extent, the problem is formulated through several conservation and constitutive equations, from which the numerical model is then developed to predict the engine performance. Results are provided for some physical proprierties, such as in-cylinder pressure and temperatures, mass flow rates at intake and exhaust systems, combustion rate and heat transfer rate to cylinder walls, besides velocity, turbulence intensity and temperature fields. The effects of the engine operation parameters on the engine performance are assessed through predictions of indicated power, torque and specific fuel consumption as well as volumetric and thermal efficiencies. The results were consistent with available data for production engines and show the model's potential as a research and design tool.