Um algoritmo implícito eficiente de fatorização aproximada, concebido para resolver a equações conservativa do potencial completo, foi empregado para cálculo do escoamento transônico em torno de configurações do tipo asa-fuselagem. O algoritmo usa ponderadamente as características da densidade do escoamento à montante ("upwind bias"), também conhecido como esquema de densidade artificial, para estabilidade em regiões de escoamento supersônico. Um gerador de malha algébrico foi desenvolvido para fornecer malhas do tipo O-H para o código aerodinâmico. O gerador permite controle de suavização dos pontos interiores da malha e ajuste do posicionamento da esteira. Uma transformação numérica é usada para estabelecer uma malha de diferenças-finitas que se conforma ao corpo. Resultados de escoamentos para asas montadas entre paredes e com uma das fronteiras laterais em escoamento uniforme são comparados com outros resultados independentes.

Implementamos um algoritmo de multi-grid em dois códigos de elementos finitos. Um deles resolve problemas unidimensionais e, o outro, bidimensionais. O algoritmo se baseia no conceito de bases hierárquicas. Desenvolvemos uma estrutura de dados que facilita bastante o cômputo dos operadores de restrição e interpolação. Os programas de elementos finitos foram testados em diferentes problemas de valor no contorno. Os resultados obtifdos foram apresentados em gráficos, confirmando a eficiência do método de multi-grid para acelerar a convergência dos processos iterativos de Jacobi, Gauss-Seidel e gradiente conjugado na resolução de problemas elípticos.

No presente trabalho é feito um estudo do escoamento incompressível sobre corpos rombudos planos, através de modelos simples que descrevem os parâmetros importantes deste escoamento. Com base na equação da conservação da energia é desenvolvido um modelo para o escoamento médio na região de formação. O acoplamento deste modelo com a teoria da linha de corrente livre permite a determinação teórica dos coeficientes médios de arrasto e pressão na base de alguns corpos rombustos. Para generalizar os resultados acima, foi desenvolvido um método numérico para a solução do modelo da linha de corrente livre. Analisando-se o escoamento sobre um corpo rombudo com placa divisória ("splitter plate"), mostra-se a importancia do comprimento da região de formação na determinação teórica dos coeficientes médios de arrasto e pressão na base. Observa-se também, que o comprimento acima pode modelar, de uma forma indireta, a influência da forma da base dos obstáculos (parte do corpo imersa na esteira). Uma análise paramétrica dos dados experimentais de diversos corpos rombudos planos resultou em um novo número adimensional que descreve a similaridade entre as esteiras. Este parâmetro adimensional é utilizado na formulação de um método empírico para a correção de resultados experimentais, de modo a retirar os efeitos causados pela interferência das paredes de um túnel. Com a teoria da avenida de vórtices de von Karman ("Karman vortex street") e com o critério de estabilidade de Kronauer, determinam-se os parâmetros que caracterizam a esteira de diversos corpos rombudos, verificando-se boa concordância entre teoria e experiência.

Esta tese apresenta o desenvolvimento teórico de um elemento do tipo axi-simétrico especial que visa ser empregado em estruturas submetidas a esforços simétricos e anti-simétricos. Dentro das principais vantagens advindas do novo elemento destacam-se sensíveis ganhos quanto ao tempo de processamento e armazenagem de dados. Ainda neste trabalho é fornecido um exemplo prático em que o elemento desenvolvido é utilizado no cálculo da carcaça do estator de grandes hidrogeradores verticais.

Modern combustion turbines have several applications: power stations, naval, aeronautical and oil industry. Aeronautical applications seek reduction of pollutant emissions using mixtures of conventional jet fuels with biofuels and synthetic fuels. Due to the restrictions of natural gas and other oil fuels supply for the generation of electricity, the use of alternative fuels in stationary gas turbines is being seriously considered. Generally, all liquid and gaseous fuels from biomass, syngas, biogas, refinery gas and other unconventional sources are considered as alternative fuels. In the last years, with the objective of making the industrial and aeronautical process in harmony with the current environmental laws around the world, much research on the use of these alternative fuels in gas turbines is in progress. Gas turbines are thermal machines with the great advantage of being capable of successfully burning a large variety of fuels in a continuous combustion process. Gas turbine combustion chambers with this ability are referred as fuel flexible gas turbine combustors. This thesis aims at describing a methodology for sizing fuel flexible gas turbine combustors and, additionally, analyzing the reacting flow in these designed combustion chambers. The design of the fuel flexible gas turbine combustors is based on the reaction mechanisms, reactor network and stability loops approach simultaneously with numerical methods as Newton-Raphson, LU factorization, splines and inverse Lagrange polynomials. A computational tool has been developed for the combustor sizing and reacting flow analysis. The zero and one-dimensional models are based on the methodology developed by Lefebvre, Melconian e Modak. The thermokinetic, flammability limits and reaction mechanisms models are based on the methodology developed by Gordon and McBride and other authors. The study of the combustion efficiency and stability loops for the studied fuels and their influence on the production of pollutant emissions under several operating conditions is presented. Useful information is generated at the design stage of a fuel flexible gas turbine combustion chamber, which may be used to alter the pollutant emissions at very early stage of the design.

A grande diversidade de aplicações em engenharia e meio ambiente necessita de informações obtidas por redes de drenagem, de uma região geográfica. Métodos computacionais tem sido desenvolvidos nas duas últimas décadas para otimizar, pela automação, o trabalho dos sistemas de extração de redes de drenagem. Esta dissertação, introduz e compara dois desses métodos utilizando uma região da Serra da Bocaina, entre os Estados de São Paulo e do Rio de Janeiro, para teste dos resultados. O primeiro método implementado é o método de Esqueletização em Multi Níveis - MLS que utiliza uma grade regular retangular como estrutura de dados, para extração de fluxos da rede de drenagem. O segundo, é o método do Gradiente, que opera sobre a rede triangular irregular como modelo digital de elevação. Os dois métodos foram implementados no sistema de informação geográfica SPRING. Uma rede de drenagem, extraída manualmente por um especialista, foi utilizada como base de comparação, em relação aos resultados obtidos com a aplicação de cada método implementado. Os resultados dessas comparações foram apresentados e algumas considerações em relação a futuros trabalhos foram discutidas.

Uma turbina a Gás é um motor complexo, compreendendo um grande número de componentes, cada qual com suas características próprias de desempenho. Logo, o desempenho do motor completo depende das características de desempenho de cada um dos componentes. Em funcionamento, por exemplo, o motor opera com grandes variações das condições ambientes e de vôo. É necessário, portanto, explorar o seu funcionamento em todas as partes significativas do envelope de vôo da aeronave. O custo de ensaio para tal é muito alto. Pode acontecer, também, que o motor não seja capaz de funcionar em certas condições escolhidas. Por isso, a simulação de uma Turbina a Gás é muito importante, desde o início do projeto da Turbina. Este trabalho trata da simulação numérica do funcionamento e desempenho de uma Turbina a Gás. A técnica utilizada foi a de decomposição do motor em blocos cujas características de funcionamento são modeladas a partir de suas características opercaionais. Componentes importantes, como Compressor, Câmara de Combustão, Turbina, Bocal Propulsor, tem seu desempenho obtido com o auxílio de curvas levantadas experimentalmente (mapas). Com isso, o desempenho calculado do motor pode se aproximar bastante do seu desmpenho medido. Como é a partir de blocos que é montado o motor, o programa desenvolvido é capaz de simular uma variedade de tipos de Turbinas a Gás que engloba quase todas as atualmente utilizadas. O programa desenvolvido é bastante amigável do ponto de vista de utilização por outros usuários, destacando-se a montagem do arquivo de dados de entrada. Resultados obtidos com o programa são comparados com dados disponíveis na literatura.

Este trabalho analisa a modelagem do fenômeno de turbulência em meios porosos. Inicialmente, é apresentado o conceito da dupla decomposição, o qual relaciona uma propriedade microscópica instantânea às suas médias volumétrica e temporal. Baseado no conceito de dupla decomposição, no teorema da média volumétrica local e nas equações de escoamento microscópicas, desenvolve-se as equações macroscópicas do escoamento médio no tempo, aplicáveis a meios limpos, porosos ou híbridos. Mostra-se que a ordem de aplicação da média volumétrica e temporal é irrelevante quanto ao resultado final se o meio poroso for indeformável e saturado por um fluido monofásico. No processo de obtenção das equações macroscópicas do escoamento médio no tempo, surge o tensor de Reynolds macroscópico. A representação deste termo adicional faz uso da idéia da dupla decomposição e dá origem ao modelo macroscópico de duas equações proposto. Esta proposição é baseada na média volumétrica das equações microscópicas da energia cinética turbulenta e de sua dissipação, ambas definidas também à luz do conceito de dupla decomposição. Deste processo de obtenção do modelo macroscópico de duas equações, uma constante é introduzida na equação da energia cinética de turbulência. O valor numérico desta constante foi obtido através de experimentação numérica aplicada a um meio poroso formado por hastes cilíndricas com arranjo espacialmente periódico. As equações microscópicas do escoamento foram então resolvidas para esta geometria, usando-se um sistema de coordenadas generalizadas e o modelo k-e de baixo Re. No modelo de baixo Re, não há a necessidade de emprego da função de parede e a malha computacional se comprime próxima à superfície sólida. As propriedades distribuídas foram integradas no domínio de cálculo e comparadas com o modelo macroscópico proposto. Desta comparação, o valor da constante introduzida foi determinado. O modelo macroscópico de turbulência, assim ajustado, foi usado para reproduzir dados encontrados na literatura. Algumas aplicações do modelo macroscópico envolvendo meios de distintas porosidades são apresentadas.

A análise das principais leis de controle, a aplicação de técnicas de controle ótimo, as comparações e as conclusões baseadas nos resultados obtidos por sentenças algébricas e por simulações numéricas do processo de interceptação de alvos aéreos são o objeto principal de estudo deste trabalho.As distâncias consideradas no problema de interceptação sobre o globo terrestre são pequenas de modo que o problema possa ser analisado sob um plano. Nas análises, o alvo não exerce movimentos dependentes dos movimentos do interceptador.As leis básicas de interceptação (rumo constante, navegação proporcional e perseguição) são analisadas. Constatou-se que, quando a constante da lei de navegação proporcional tende a um valor grande, tal lei tende à lei de rumo constante, ao passo que quando tal constante tende ao valor unitário a lei de navegação proporcional tende à lei de perseguição.Rumo constante é a lei ótima de controle para alvos de velocidade constante e se aplica ao caso de interceptadores manualmente controlados, pois fornece indicação constante de rumo para o piloto. Leis obtidas de fusão das leis básicas resultam em leis mais eficientes nos casos de manobrabilidade do alvo.As técnicas de controle ótimo de problema geral em tempo contínuo, do rastreador linear quadrático e do método do gradiente de minimização numérica são métodos que têm como objetivo obter leis de controle tais que otimizem o desempenho do sistema com respeito a uma função de custo previamente especificada. Apesar de exigirem processamento pesado, são eficientes. O método do gradiente, no entanto, pode apresentar problemas de convergência, não sendo recomendado, portanto, seu uso em ambientes embarcados, que requerem confiabilidade.

A finalidade deste trabalho e calcular a composição de modelos no FBST (the Full Bayesian Signicance Test) descrito por Borges e Stern [6]. Nosso objetivo foi encontrar um método de aproximação numérica mais eficiente que consiga substituir o método de condensação descrita por Kaplan. Três técnicas foram comparadas: a primeira é a aproximação da convolução de Mellin usando discretização e condensação descrita por Kaplan [11], a segunda é a aproximação da convolução de Mellin usando mistura de exponenciais, descrita por Dufresne [8], para calcular a convolução de Fourier mediante a aproximação de mistura de convoluções exponenciais, usando a estrutura algébrica descrita por Hogg [10], mais a aplicação do operador descrito por Collins [7], para transformar a convolução de Fourier para a convolução de Mellin, a terceira é a aproximação da convolução de Mellin usando mistura de exponenciais, descrita por Dufresne [8], para aproximar diretamente via mistura de exponenciais a convolução de Fourier, mais a aplicação do operador descrito por Collins [7], para transformar a convolução de Fourier para a convolução de Mellin. / The purpose of this work is to calculate the compositional models of FBST (the Full Bayesian Signicance Test) studied by Borges and Stern [6]. The objective of this work was to find an approximation method numerically eficient that can replace the condensation methods described by Kaplan. Three techniques were compared: First, the approximation of Mellin convolution using discretization and condensation described by Kaplan [11], second, the approximation of Mellin convolution using mixtures of exponentials, described by Dufresne [8], to calculate the Fourier convolution by approximation of mixtures of exponential convolutions, using the algebraic structure described by Hogg [10], and then to apply the operator described by Collins [7], to transform the usual convolution to Mellin convolution, third, the approximation of Mellin convolution using mixtures of exponentials, described by Dufresne [8], to calculate the Fourier convolution by direct approximation of mixtures of exponentials, and then to apply the operator described by Collins [7], to transform the usual convolution to Mellin convolution.