Consideramos o modelo de Maier-Saupe com a discretização de Zwanzig para as possíveis orientações das moléculas de cristais líquidos nemáticos. Esse modelo reproduz a transição de fases nemático-isotrópica dos cristais líquidos termotrópicos em acordo com a teoria fenomenológica de Maier e Saupe. Introduzimos variáveis desordenadas de forma a fim de descrever uma eventual estrutura biaxial em uma mistura binária de moléculas uniaxiais oblatas e prolatas. Para uma desordem do tipo quenched, o diagrama de fases do modelo possui uma fase nemática biaxial estável. Para uma desordem do tipo annealed, a estrutura biaxial é termodinamicamente instável. Esses resultados são confirmados realizando um contato com a teoria de Landau-de Gennes. Para ganhar intimidade com os cálculos estatísticos estudamos também um modelo para uma mistura binária de magnetos de Ising na rede. Para ir além dos resultados de campo médio, formulamos o modelo de Maier-Saupe discretizado na rede de Bethe. A análise desse problema é realizada através das relações de recorrência para a função de partição. A transição nemático-isotrópica é localizada através de uma expressão para a energia livre obtida pelo engenhoso método de Gujrati. Considerando o problema das misturas binárias de moléculas nemáticas e utilizando o formalismo adequado à fluidez das partículas annealed, tanto uma análise de estabilidade linear das relações de recorrência quanto uma análise termodinâmica proibem a existência da fase nemática biaxial. / We consider the Maier-Saupe model with the Zwanzig restriction for the orientations of the liquid-crystalline molecules. This model describes the nematic-isotropic phase transition of the thermotropic liquid-crystals. In order to study an elusive biaxial structure on a binary mixture of rods and discs, we add new disordered shape variables. For a quenched distribution of shapes, the system displays a stable biaxial nematic phase. For a thermalized distribution of shapes, however, the biaxial structure is forbidden. These results are confirmed through a connection with the Landau-de Gennes theory. To gain confidence in the use of these techniques, we also studied a model for a binary mixture of Ising magnets on a lattice. In order to go beyond the mean-field calculations, we consider the discretized Maier- Saupe (-Zwanzig) model on a Bethe lattice. The analysis of the problem is performed by the iteration of some recurrence relations. The isotropic-nematic phase transition is determined through the free energy that comes from the Gujrati method. For the problem of a binary mixture of prolate and oblate molecules, using a formalism suitable for the fluidity of the nematic molecules, we show that both thermodynamic and dynamic analyses of stability preclude the existence of a nematic biaxial phase.

Estudamos o modelo predador-presa estocástico definido em uma rede com interações entre os primeiros vizinhos, cada sítio podendo assumir três estados: vazio, ocupado por presa e ocupado por predador. Introduzimos ainda um parâmetro que controla a possibilidade de difuãao dos estados, a difusão é permitida entre quaisquer estados. O modelo exibe uma fase oscilante, uma fase não-oscilante e uma fase absorvente. As duas primeiras fases possibilitam a coexistência entre as espécies biológicas enquanto na fase absorvente a rede é totalmente preenchida por presas e o sistema fica preso nessa configuração. Determinamos a linha de transição da fase não-oscilante para a fase absorvente por meio de simulações dependentes do tempo. Também, determinamos a linha de transição da fase oscilante para a fase não-oscilante através da análise das funções de autocorrelação das séries temporais de presas e predadores. Além disso, estudamos o modelo por meio de aproximações de campo médio dinâmico. Concluímos que a inclusão da difusão no modelo predador-presa leva a uma maior região de coexistência das espécies no diagrama de fases. Nossos resultados sugerem que o componente difusivo é irrevelevante quanto ao comportamento crítico, pois ele não exclui o modelo da classe de universalidade da percolação direcionada. / We have studied the predator-prey stochastic model defined on a lattice with first neighbour interactions. Each site of the lattice may assume one of three states: vacant, occupied by prey and occupied by predator. We have introduced a parameter that controls the possibility of difusion among sites. The model shows an oscilating phase, a non-oscilating phase and an absorbing phase. In the first two phases the system exhibits coexistence of biological species while in the absorbing phase the lattice is filled with prey and the system becomes trapped. We have determined the transition line between the non-oscilating and absorbing phases using time-dependent simulations. We have also determined the transition lines between oscilating and non-oscilating phases using time-autocorrelation functions of the prey time-series. In addition, we have studied the model by means of dynamical mean-field aproximations. We conclude that the introduction of diffusion in the predator-prey model leads to a larger region of coexistence in the phase diagram. Our results suggest that difusion is irrelevant for the critical behavior since it does not change the universatility class of the model.

Apresentamos dois autômatos celulares com regras de interação locais que permitem descrever a dinâmica de população de um sistema predador-presa. Os modelos são definidos sobre uma rede regular quadrada e se diferenciam pelo caráter isotrópico ou anisotrópico da interação entre os sítios. A cada sítio é associada uma variável estocástica, que pode assumir três estados - vazio, presa ou predador. A dinâmica de competição entre espécies animais que nos interessa é a mesma descrita pelo modelo de Lotka-Volterra no qual as populações de presas e predadores oscilam temporalmente. Nosso objetivo é a análise dessas oscilações, como se comportam com o aumento da rede e se permanecem estáveis. Para a obtenção das séries temporais realizamos simulações de Monte Carlo. Para o autômato definido sobre o espaço isotrópico, também realizamos análise de campo médio dinâmico. Os resultados indicam que a oscilação é um efeito local (não sobrevive em sistemas infinitos), e é mais significativo devido à migração das espécies pelos subsistemas. O estudo da anisotropia revela alguns padrões espaciais organizados e que as oscilações são menos intensas do que no caso isotrópico e como consequência a fase ativa é mais abrangente. / We present two cellular automata with local interaction rules which allow us to describe the dynamical population of a predator-prey system. The models are defined on a regular square lattice and are distinguished by the isotropic or anisotropic character of the interaction between sites. To each site a stochastic variable is associated, which can assume three states- void, prey or predator. The competition dynamics between animal species which interest us is the same described by the Lotka-Volterra model in which the populations of preys and predators oscillate in time. Our aim is the analysis of these oscillations, how they behave with an increasing lattice and if they remain stable. In order to obtain temporal series we perform Monte Carlo simulations. For the automaton defined on isotropic space, dynamical mean field analysis was also performed. Results indicate that the oscillation is a local effect ( vanishing in infinite systems), and is more significant due to migration of species through the subsystems. The study of anisotropy reveals some organized spatial patterns and that oscillations are less intense than in the isotropic case and as a consequence the active phase is more comprehensive.

Foi construído um arranjo experimental para estudar o comportamento dos jatos evaporativos. Um injetor foi projetado para controlar e manter constantes a pressão e temperatura de reservatório durante a injeção. Um bocal cônico convergente de seção reta com diâmetro de saída de 0,30 mm e ângulo entre sua geratriz e seu eixo simetria igual à 10º forma o elemento principal do injetor. O jato é descarregado em uma câmara de baixa pressão de dimensões suficientemente grandes para manter a pressão constante durante o curto período de ensaio, igual à 1 s. Quando injetado, o líquido sofre uma repentina queda de pressão ocasionando sua evaporação. Os fluidos utilizados são os combustíveis querosene e óleo diesel, e a substância n-dodecano, os quais se caracterizam pela possibilidade de uma evaporação completa, de forma adiabática. Utilizou-se o método \"schlieren\" para a visualização do escoamento. A análise dos jatos é feita de forma qualitativa através dos registros fotográficos. Foram observados os seguintes tipos de jato: (1) contínuo, (2) pulverizante e (3) evaporação na superfície. O primeiro jato não implica em imediata mudança de fase tornando o jato de líquido emergente intacto. Com o aumento da temperatura de injeção, existe o espalhamento e a evaporação do jato, formando o segundo tipo de jato, onde é possível visualizar o campo do gradiente de densidade do escoamento e a formação de ondas de evaporação e de choque que pode ocorrer a uma distância proporcional a vários diâmetros à jusante. Em jatos com evaporação completa, foram constadas a formação de ondas de choque tanto de formas elipsóide como de esferóide para elevadas temperaturas. As fotografias digitais são submetidas à filtragem e processamento matemático para melhor destacar tais fenômenos do escoamento. / An experimental apparatus has been built to study the behaviour of flashing jets. An injector was designed to control and maintain the jet pressure and temperature at constant values during the injection process. A conical convergent nozzle whose main dimensions are 0,30 mm of exit diameter, 8 mm long, and a convergence half-angle of 10º is the central component of the injection system. The jet is discharged into a low-pressure chamber large enough to keep the reservoir pressure constant during the short test period of about 1 s. As the testing liquid expands in the nozzle it undergoes a sudden pressure drop causing its evaporation. The fluids are usual fuels, such as kerosene and diesel oil, and the substance ndodecane, which are distinguishable by the possibility of a complete evaporation in an isoentropic expansion process. The photographic method \"schlieren\" is used for flow visualisation. A qualitative analysis is made of the photographic documentation of the images obtained using a CCD camera. The images can be grouped into three categories of jets: (1) continuous, (2) shattering, and (3) with surface evaporation. The first regime has an undisturbed a liquid column, which remains more or less intact during the injection process. In the second type, the existing liquid jet is shattered by vapour nucleation and, in some cases, shock waves are clearly visible. It happens at higher temperature than the preceding evaporation mode. Finally, in special situations, the jet undergoes an evaporation at its surface and the two-phase mixture expands at a high speed followed by a shock wave before the mixture attains the pressure reservoir.

O estudo presente constitui uma análise da influência do acabamento superficial no coeficiente de transferência de calor na ebulição nucleada de refrigerantes halogenados. Dados para três superfícies distintas (cobre, latão e aço inoxidável), dois fluidos refrigerantes (R123 e R134a) e pressões reduzidas entre 0,023 e 0,26 são analisados com o intuito de verificar a influência da rugosidade nestes três parâmetros. O efeito da rugosidade foi avaliado com três acabamentos distintos (massa polidora, lixa e jato de areia) cobrindo uma faixa de rugosidades médias variando desde 0,03 até 10,5 micrômetro. Uma análise de diversas publicações da literatura foi levada a cabo, tendo sido particularmente investigadas algumas correlações que consideram o efeito do acabamento superficial em sua estimativa do coeficiente de transferência de calor. As tendências destas correlações são comparadas entre si e com os dados experimentais. A análise dos resultados permitiu levantar tendências inéditas na literatura consultada. A superfície em ebulição recebeu especial atenção com a obtenção de microfotografias e o cálculo de diversos parâmetros de rugosidade. Foram, ainda, investigados efeitos de envelhecimento da superfície, caracterizado pela diminuição do coeficiente de transferência de calor ao longo do tempo de ebulição. / The present research has been focused in an analysis of the effect of surface finishing on nucleate boiling heat transfer coefficient of halocarbon refrigerants. Experimental data for three different surface material (cooper, brass and stainless steel), two refrigerants (R123 and R134a) and reduced pressures between 0.023 and 0.26 have been analyzed aiming to verify the roughness effects on these three parameters. Three different finishing processes (polishing, emery papering and shot pining) have been used to result in an average roughness range from 0.03 to 10.5 micrometer. An analysis of varied publications and some correlations, particularly those which estimate the effect of surface roughness in heat transfer coefficient, has been done. The tendencies from these correlations have been compared with themselves and with experimental data. These results have shown some effects still unpublished. The boiling surface has received an especial attention, micro-photography has been taken and various parameters have been evaluated. Ageing effects, characterized by the reduction of heat transfer coefficient, have been verified and analyzed.

A pesquisa relativa ao transporte ferroviário no Brasil tem se intensificado nos últimos anos visando principalmente a melhoria no desempenho do par rodatrilho. Isso se deve à demanda de se transportar cada vez mais carga por eixo com a finalidade de reduzir o custo de transporte. Através de mudanças na microestrutura do material ou de mudanças na composição das ligas utilizadas na fabricação pode se aumentar a resistência do par roda-trilho. Neste trabalho foi analisada a influência de diferentes microestruturas (puramente perlíticas e perlíticas-bainíticas), obtidas por meio de tratamento térmico por dilatometria, nas propriedades de um aço alto carbono similar ao utilizado em rodas convencionais classe C AAR destinadas ao transporte de carga pesada. As análises empregaram técnicas metalográficas (identificação de fases presentes e distância interlamelar da perlita), ensaios magnéticos (saturação magnética e ruído magnético de Barkhausen), ensaio mecânico de dureza e ensaio tribológico de resistência ao desgaste por deslizamento. Foram caracterizadas rodas ferroviárias classe C AAR em quatro condições distintas: usadas e novas, fundidas e forjadas. / Research about rail transport in Brazil has been intensified recently due the need to improve the wheel-rail performance, considering the demand of increasing axle load aiming for transportation cost reduction. Changes in the material microstructure or in the alloys composition can improve the wheel-rail resistance. A eutectoid steel similar to that used in conventional class C AAR wheels (designed to heavy haul transportation - high loads and low speeds) was submitted to isothermal heat treatments applying dilatometry techniques at ten different cycles. Different microstructures (totally pearlitic and pearlitic-bainitic) were obtained and their influence on the mechanical and magnetic properties was analyzed. The analysis included metallographic techniques (identification of phases and pearlite interlamellar spacing), magnetic testing (magnetic saturation and magnetic Barkhausen noise) and mechanical testing (hardness and pin-ondisc tests). Railway wheels Class C ARR were characterized in four different conditions: new and used, cast and forged.

O objetivo deste trabalho consiste na análise teórica e experimental do desempenho térmico de dois arranjos de micro tubos de calor. Os arranjos diferem entre si pelo material base de fabricação, que são Acrilonitrila Butadieno Estireno (ABS) e latão, pelo número de canais e pelas dimensões. O fluido de trabalho utilizado foi R134a. A literatura indica micro tubos de calor como soluções proeminentes e de destaque para resfriamento de micro sistemas. Estes dispositivos podem ser adaptados a diferentes condições térmicas através da mudança de fluidos de trabalho, geometrias e materiais base do trocador. O estudo teórico foi baseado no modelo de circuitos térmicos proposto no presente trabalho, que visa calcular indicadores de desempenho térmico, sendo condutividade térmica efetiva e resistência térmica equivalente dos micro tubos de calor a partir das temperaturas obtidas experimentalmente. O estudo experimental foi baseado em obter distribuições de temperaturas dos dispositivos propostos sob diferentes condições de trabalho, variando-se a fração de enchimento de fluido de trabalho, inclinação e temperatura do condensador. Os resultados obtidos para o arranjo de micro tubos de calor em latão demonstrou uma razão de aumento de até 1482% na capacidade de transporte de calor, enquanto que o arranjo de micro tubos de calor em ABS apresentou uma razão de aumento de 247%. Os melhores desempenhos de ambos os casos foram observados para ângulos positivos com baixas frações de enchimento. / The purpose of this work is the theoretical and experimental study on the thermal performance of two micro heat pipes arrays. The differences between the arrays are the base substrate, which are Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS) and brass, the number of channels and their dimensions. The working fluid used was R134a. Previous works indicate micro heat pipes as prominent solutions for the cooling of micro systems. These devices can be adapted to different thermal conditions by changing the working fluids, geometries and base materials of the heat exchanger. The theoretical study was based on the thermal circuits model presented in this work, that aims on computing thermal performance indicators, such as the effective thermal conductivities and the equivalent thermal resistances of the micro heat pipes from the temperatures obtained experimentally. The experimental study was based on obtaining temperature distributions of the micro heat pipes under different working conditions, by varying the working fluid filling ratio, tilt angle and the temperature of the cooling water at the condenser. The results obtained for the brass micro heat pipe array showed a performance ratio increase up to 1482% in heat transfer capacity, while the ABS micro heat pipe array showed a performance ratio increase of 247%. The best performance for both cases were observed for positive tilt angles with low working fluid filling ratios.

Foi construído um arranjo experimental para estudar o comportamento dos jatos evaporativos. Um injetor foi projetado para controlar e manter constantes a pressão e temperatura de reservatório durante a injeção. Um bocal cônico convergente de seção reta com diâmetro de saída de 0,30 mm e ângulo entre sua geratriz e seu eixo simetria igual à 10º forma o elemento principal do injetor. O jato é descarregado em uma câmara de baixa pressão de dimensões suficientemente grandes para manter a pressão constante durante o curto período de ensaio, igual à 1 s. Quando injetado, o líquido sofre uma repentina queda de pressão ocasionando sua evaporação. Os fluidos utilizados são os combustíveis querosene e óleo diesel, e a substância n-dodecano, os quais se caracterizam pela possibilidade de uma evaporação completa, de forma adiabática. Utilizou-se o método \"schlieren\" para a visualização do escoamento. A análise dos jatos é feita de forma qualitativa através dos registros fotográficos. Foram observados os seguintes tipos de jato: (1) contínuo, (2) pulverizante e (3) evaporação na superfície. O primeiro jato não implica em imediata mudança de fase tornando o jato de líquido emergente intacto. Com o aumento da temperatura de injeção, existe o espalhamento e a evaporação do jato, formando o segundo tipo de jato, onde é possível visualizar o campo do gradiente de densidade do escoamento e a formação de ondas de evaporação e de choque que pode ocorrer a uma distância proporcional a vários diâmetros à jusante. Em jatos com evaporação completa, foram constadas a formação de ondas de choque tanto de formas elipsóide como de esferóide para elevadas temperaturas. As fotografias digitais são submetidas à filtragem e processamento matemático para melhor destacar tais fenômenos do escoamento. / An experimental apparatus has been built to study the behaviour of flashing jets. An injector was designed to control and maintain the jet pressure and temperature at constant values during the injection process. A conical convergent nozzle whose main dimensions are 0,30 mm of exit diameter, 8 mm long, and a convergence half-angle of 10º is the central component of the injection system. The jet is discharged into a low-pressure chamber large enough to keep the reservoir pressure constant during the short test period of about 1 s. As the testing liquid expands in the nozzle it undergoes a sudden pressure drop causing its evaporation. The fluids are usual fuels, such as kerosene and diesel oil, and the substance ndodecane, which are distinguishable by the possibility of a complete evaporation in an isoentropic expansion process. The photographic method \"schlieren\" is used for flow visualisation. A qualitative analysis is made of the photographic documentation of the images obtained using a CCD camera. The images can be grouped into three categories of jets: (1) continuous, (2) shattering, and (3) with surface evaporation. The first regime has an undisturbed a liquid column, which remains more or less intact during the injection process. In the second type, the existing liquid jet is shattered by vapour nucleation and, in some cases, shock waves are clearly visible. It happens at higher temperature than the preceding evaporation mode. Finally, in special situations, the jet undergoes an evaporation at its surface and the two-phase mixture expands at a high speed followed by a shock wave before the mixture attains the pressure reservoir.

O objetivo deste trabalho consiste na análise teórica e experimental do desempenho térmico de dois arranjos de micro tubos de calor. Os arranjos diferem entre si pelo material base de fabricação, que são Acrilonitrila Butadieno Estireno (ABS) e latão, pelo número de canais e pelas dimensões. O fluido de trabalho utilizado foi R134a. A literatura indica micro tubos de calor como soluções proeminentes e de destaque para resfriamento de micro sistemas. Estes dispositivos podem ser adaptados a diferentes condições térmicas através da mudança de fluidos de trabalho, geometrias e materiais base do trocador. O estudo teórico foi baseado no modelo de circuitos térmicos proposto no presente trabalho, que visa calcular indicadores de desempenho térmico, sendo condutividade térmica efetiva e resistência térmica equivalente dos micro tubos de calor a partir das temperaturas obtidas experimentalmente. O estudo experimental foi baseado em obter distribuições de temperaturas dos dispositivos propostos sob diferentes condições de trabalho, variando-se a fração de enchimento de fluido de trabalho, inclinação e temperatura do condensador. Os resultados obtidos para o arranjo de micro tubos de calor em latão demonstrou uma razão de aumento de até 1482% na capacidade de transporte de calor, enquanto que o arranjo de micro tubos de calor em ABS apresentou uma razão de aumento de 247%. Os melhores desempenhos de ambos os casos foram observados para ângulos positivos com baixas frações de enchimento. / The purpose of this work is the theoretical and experimental study on the thermal performance of two micro heat pipes arrays. The differences between the arrays are the base substrate, which are Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS) and brass, the number of channels and their dimensions. The working fluid used was R134a. Previous works indicate micro heat pipes as prominent solutions for the cooling of micro systems. These devices can be adapted to different thermal conditions by changing the working fluids, geometries and base materials of the heat exchanger. The theoretical study was based on the thermal circuits model presented in this work, that aims on computing thermal performance indicators, such as the effective thermal conductivities and the equivalent thermal resistances of the micro heat pipes from the temperatures obtained experimentally. The experimental study was based on obtaining temperature distributions of the micro heat pipes under different working conditions, by varying the working fluid filling ratio, tilt angle and the temperature of the cooling water at the condenser. The results obtained for the brass micro heat pipe array showed a performance ratio increase up to 1482% in heat transfer capacity, while the ABS micro heat pipe array showed a performance ratio increase of 247%. The best performance for both cases were observed for positive tilt angles with low working fluid filling ratios.

Apresentamos o estudo de três modelos estocásticos governadas por equações mestras que descrevem a propagação de epidemias em uma comunidade de indivíduos; / We present a study of three stochastic models, governed by master equations, that decribe the epidemic spreding in a community of individuals;