[pt] A geologia sedimentar trata do estudo dos processos físicos, químicos e biológicos atuantes na superfície da Terra não só no presente como também ao longo de toda a sua evolução. Em função disso, ela pode ser aplicada em diversos campos, como, por exemplo, no estudo da formação de combustíveis fósseis. Um dos focos principais da geologia sedimentar reside em determinar os parâmetros e processos pelos quais as bacias sedimentares são preenchidas. Neste trabalho é apresentado o desenvolvimento de um simulador numérico de sedimentação tridimensional, chamado de STENO, com ênfase nos processos deposicionais em ambientes de plataforma, talude e bacia. O algoritmo do simulador é baseado nos conceitos quantitativos formulados pela Estratigrafia de Seqüências, como mecanismos de controle primário da arquitetura dos estratos sedimentares, e em uma análise numérica para simulação do fluxo bidimensional de um fluido incompressível, em regime permanente, não viscoso, em função da batimetria da região a ser modelada através de um grid regular definido pelo usuário. O campo de velocidades, calculado a partir das velocidades de aporte de sedimentos e das velocidades de corrente, é utilizado para determinar a direção de escoamento dos sedimentos (linhas de correntes). A abordagem dada pelo algoritmo do STENO é inovadora em termos dos algoritmos existentes, pois considera que os sedimentos são transportados hidrodinamicamente, isto é, na direção x e y eles são transportados seguindo as linhas de corrente e na direção z a movimentação/deposição dos sedimentos é controlada pelo ângulo de estabilidade de cada fração litológica (areia, silte ou argila) e pelo volume do espaço disponível para acomodação em cada uma das colunas formadas a partir das células do modelo discretizado. / [en] Sedimentary Geology deals with the study of the physical, chemical and biological processes operating in the surface of the Earth, not only in the present days, but also along all History. Therefore, it can be applied in miscellaneous fields, as, for example, in the study of fossils fuels formation. One of the main focus of sedimentary geology inhabits in determining the parameters and processes for which the sedimentary basins are filled. In this work the development of a numerical simulator of sedimentation 3D, called STENO is presented, with emphasises the depositary processes in platform, slope, and basin environments. The algorithm of the simulator is based on the formulated quantitative concepts for Sequence Stratigraphy, as mechanisms of primary control of the architecture of sedimentary stratus, and in a numerical analysis for simulation of the 2D steady-state flow of a incompressible fluid, not viscous, in function of the bathymetry of the region represented by one regular grid defined by the user. The velocity field calculated from boundary conditions (sediment aport velocity and for field stream velocity) it is used to determine the direction of draining of the sediments (streamlines). The algorithm of STENO is innovative because it considers that the sediments are carried hydrodynamicsly, that is, in direction x and y they are carried following streamlines and in direction z. The movement/deposition of sediments is controlled by an angle of stability of each lithology fraction (sand, silte or clay) and by the volume of the available space for accommodation in each one of the columns formed in the cells of the discretized model.

[pt] O impactador inercial em cascata é um instrumento no qual uma amostra de ar e poluentes (aerossóis) é obrigada a percorrer um trecho contendo obstáculos, chamados placas de impactação. Os obstáculos forçam o jato a mudar de direção, mas como as partículas têm maior inércia do que o fluido, não acompanham as linhas de corrente do escoamento e acabam por depositar-se sobre estes obstáculos. Diferenças na geometria envolvendo diminuição de área de passagem de escoamento e conseqüente aumento de velocidades, fazem com que, a cada estágio, partículas de diâmetros menores sejam coletadas. O desafio é projetar um instrumento que maximize a eficiência de coleta, diminuindo as perdas por deposição indesejável de partículas nas paredes, recirculações e outros efeitos. Nesta Dissertação de Mestrado foi realizado o projeto de um impactador de três estágios coletando, respectivamente, partículas com diâmetro aerodinâmico de 10, 2,5 e 1 (mi)m, operando com vazão de 30 lpm (litros por minuto) e pressão atmosférica. Na análise de desempenho do instrumento, foram realizadas simulações numéricas com o objetivo de analisar características do escoamento e da trajetória de partículas e levantar as curvas de eficiência de coleta. Foram realizados, também, testes experimentais reproduzindo condições de uso com o intuito de levantar as curvas de eficiência reais. Os resultados numéricos e experimentais foram comparados e apresentam-se ao final, conclusões sobre o desempenho do instrumento e recomendações para trabalhos futuros. / [en] Impactors are simple devices in which a sample flows of air and pollutants flow around an obstacle, called impaction plate. Particles with sufficient inertia will slip across the flow streamlines and impact on the obstacle. Particles with less inertia will follow the airflow away from the impaction surface. Inertial cascade impactors have more than one impaction area. Each one has an impaction plate and a nozzle plate. From one stage to the other, the nozzle diameters become smaller and, consequently, the velocities are higher. This allows for the collection of smaller particles. The challenge is to design an instrument with the higher collection efficiency as possible, reducing wall losses, recirculation regions and other effects. In this study a 3-stages inertial cascade impactor was designed and tested. The cut-point aerodynamic diameters for each stage were 10, 2.5 and 1 (mi)m, respectively, when operating with a flow rate of 30 l/min at atmospheric pressure. To evaluate the instrument, some numerical simulations were performed. They provided results for the flow field, particle trajectories and the collection efficiency curves. Experimental tests were also done to allow for the determination of the real efficiency curves. The numerical and experimental data were compared. Finally, the conclusions of the work and recommendations for future studies are presented.

Made available in DSpace on 2015-03-03T11:52:39Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-02-28Bitstream added on 2015-03-03T12:06:12Z : No. of bitstreams: 1 000808160.pdf: 3327931 bytes, checksum: 0630557b7727b605dd336a3fb8ae303a (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / O gênero Rineloricaria é composto atualmente por 65 espécies válidas, que se distribuem por quase toda a região Neotropical. Por ocuparem grande variedade de habitats, as espécies desse gênero apresentam intensa diversidade morfológica, o que dificulta o entendimento da taxonomia e, sobretudo, dos processos evolutivos das espécies e de seus caracteres morfológicos. Nesse sentido o presente trabalho buscou investigar a evolução do gênero Rineloricaria, sob os aspectos taxonômicos, ecomorfológicos e biogeográficos, baseando-se em análises filogenéticas moleculares. Os resultados demonstraram que esse gênero é um grupo monofilético que se originou há aproximadamente 15 milhões de anos na região do sistema de drenagens do paleo Amazonas-Orinoco, e que a evolução dos sistemas de drenagens neotropicais refletiu diretamente nas atuais distribuições das espécies do gênero. Por outro lado, fatores ambientais específicos nortearam a seleção de determinados conjuntos de caracteres de forma convergente, caracteres esses anteriormente utilizados na descrição de grupamentos fenéticos, que por sua vez se demonstraram não naturais / Rineloricaria currently comprises 65 valid species, which are widespread in the Neotropical Region. Because these species occupy a great variety of habitats, they present a wide intra and interspecific morphological diversity, which difficult the understanding of the taxonomical and a specially the evolutionary process of these species and of their morphological characters. In this sense, this study sought to investigate the evolution of Rineloricaria genus, under taxonomical, ecomorphological and biogeographical aspects, based on molecular phylogenetic analyses. Results show that this genus is a monophyletic group, which originated about 15 million years ago in the region of the paleo-Amazonas-Orinoco drainage system, and that the evolution of the neotropical drainage systems reflected directly in the current distribution of Rineloricaria species. On the other hand, specific environmental factors guided the evolution of some characters in a convergent way, some of them previously used in the description of phenetic groups, which in turn showed to be artificial. This study contributes to the understanding of the evolutionary processes of Rineloricaria species, and also proposes alternative routes of dispersion and colonization of neotropical fishes

Tese (doutorado) - Universidade Federal do Rio de Janeiro, Coordenação dos Programas de Pos-Graduação em Engenharia / Made available in DSpace on 2012-10-16T06:01:19Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T18:04:40Z : No. of bitstreams: 1 99780.pdf: 3264198 bytes, checksum: 614516977b477f52b30947cec1e8c238 (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnoogico / Made available in DSpace on 2012-10-16T09:37:04Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T20:05:14Z : No. of bitstreams: 1 103905.pdf: 20541103 bytes, checksum: 69e6c0fd7d7cb6d0e679b50ff22583d9 (MD5) / Para a atenuação do ruído emitido pelo motor, os veículos são equipados com silenciadores. Existem alguns modelos teóricos utilizados no cálculo da performance de silenciadores, porém, os mesmos são limitados a faixa de freqüência de onda plana. Utilizando-se métodos numéricos como o FEM (Método dos Elementos Finitos) ou o BEM (Método dos Elementos de Contorno), as análises podem ser estendidas para faixas de freqüências maiores. No entanto, deve haver um entendimento de como estes métodos numéricos funcionam para que resultados insatisfatórios não sejam obtidos devido às simulações incorretas. Neste trabalho, foi feita a análise acústica de silenciadores utilizado-se um software comercial. Para poder aferir os resultados foi montada uma bancada de testes para a medição experimental da performance de silenciadores, utilizando-se a "Técnica dos Dois Microfones". A análise de diversas configurações de silenciadores, utilizando-se elementos comumente utilizados em silenciadores reais, foi feita e os resultados fornecidos pelo software foram comparados com os resultados experimentais e teóricos para verificar a sua precisão. Para finalizar, foi feito a análise de um silenciador real.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T02:43:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 247343.pdf: 9675112 bytes, checksum: 4cf7c64c8a3a13255cc3dfe5bbd32fc0 (MD5) / Este trabalho busca a criação de um solver robusto para a solução de problemas de escoamento e transferência de calor. Afim de alcançar este objetivo o método Multigrid de Correções Aditivas (ACM) é estudado e implementado e, novas feições são sugeridas e testadas. De forma geral, o método ACM é usado para melhorar a taxa de convergência de métodos iterativos usando várias malhas e reduzindo todos os modos de freqüência de erro. Neste método a discretização é feita somente na malha fina, reduzindo assim, a complexidade e o custo computacional, bem como eliminando a possibilidade de inconsistência entre malhas. Além disso, o método ACM é bastante flexível, podendo ser aplicado a qualquer tipo de malha, estruturada ou não. Também não apresenta dificuldades no tratamento de problemas com coeficientes descontínuos, nem anisotrópicos, pois possibilita o uso da aglomeração adaptativa das células baseada nos coeficientes. A aglomeração adaptativa é um dos pontos mais importantes do trabalho, pois a forma como os volumes de controle são agrupados é um fator essencial para um melhor desempenho da técnica multigrid. Para exemplificar a robustez do método ACM, este foi testado em alguns problemas de condução de calor e de escoamento de fluidos cujas equações foram discretizadas usando o método de Volumes Finitos baseado em Elementos (EbFVM) em malhas não-estruturadas de quadriláteros. O EbFVM foi escolhido por unir as características desejadas dos métodos de Volumes Finitos, a discretização das equações através de balanços nos volumes de controle e conservação das propriedades no volume elementar, com as características desejadas dos métodos de Elementos Finitos, que são a utilização de um sistema de coordenadas locais e a independência entre os elementos. Outra questão a ser considerada é com relação ao procedimento para a solução do conjunto de equações. Optou-se pela utilização da forma acoplada, na qual todas as variáveis do problema aparecem implicitamente em todas as equações, tornando a solução mais estável e robusta em termos de convergência. Assim, o método ACM com aglomeração adaptativa é aplicado a um sistema de equações composto pelas equações da conservação da quantidade de movimento linear nas direções x e y e pela equação de conservação da massa. Este sistema é resolvido de forma acoplada, sendo as equações discretizadas pelo método EbFVM de forma a permitir a utilização de malhas não-estruturadas. The Additive Correction Multigrid Method (ACM) is analysed and new features regarding the agglomeration scheme are implemented. In general, the ACM method is used to improve the convergence rate of iterative solvers, as in the classical multigrid methods. The advantage of this method is that discretization is made only in the fine grid, reducing the complexity and the computational costs, as well as eliminating the possibility of inconsistency between grids, when values of the functions are interpolated. Moreover, ACM method is flexible and can be applied to any type of grid, structured or not. Also it does not present difficulties in the treatment of problems with discontinuous or anisotropic coefficients, since it allows the use of coefficient-based adaptive agglomeration of the cells. The analysis of the adaptive agglomeration procedures is one of the important parts of this work. The way control volumes are grouped is an essential factor to achieve high performance of multigrid techniques. To show its robustness, the ACM method was tested in several heat conduction and fluid flow problems for several agglomeration schemes. The equations are discretized using the Element-based Finite Volume Method (EbFVM) with unstructured quadrilaterals grids. The EbFVM puts togheter the good characteristics of the Finite Volume method, that is the discretazion of the equations using balances at control volumes preserving conservation at control volume level, with the good geometric characteristics of the Finite Element method, which uses a local coordinates system and allows the development of element-by-element algorithms. Another key question considered in this work was the coupled solution of the equations set in conjunction with the ACM method and several agglomeration schemes. The ACM method with adaptive agglomeration is applied to solve 2D diffusion and advection problems in 2D situations. The different agglomeration schemes are tested and compared, showing that the coefficient-based agglomeration is essential.

[pt] Simula-se numericamente o fenômeno de estricção em um bloco sob tração. Supõe-se que o material seja hiperelástico, isotrópico e que tenha uma lei de comportamento descrita pelo modelo de Blatz e Ko para espuma de borracha de poliuretano. Discretiza-se o problema de problema de equilíbio utilizando o Método dos Elementos Finitos clássico. A pesquisa das soluções é realizada por meio da implementação de uma Técnica de Continuação de Euler-Newton, que permite abordar situações onde instabilidades mecânicas, tais como a localização de deformações e o amolecimento, estejam presentes. Finalmente, identifica-se as regiões do material onde estas instabilidades ocorrem. / [en] The phenomenon of necking is numerically simulated for a block under traction tensile test. A hyperelastic, isotropic constitutive model, developed by Blatz and Ko for the description of some foamed polyurethane elastomers, is considered. An Euler-Newton Continuation Algorithm is employed in the search for solutions of the equilibrium problem, which is discretized by means of a classical Finite Element Method. This algorithm makes possible tha treatment of situations where mechanical instabilities, such as localization and strain-softening behaviors, are present. Finally, the regions of material, where these instabilities appear, are identified.

[pt] Na cidade do Rio de Janeiro, por motivos de caráter econômico e administrativo, o número de pontos de medida de uma rede de monitoramento de qualidade de ar é limitado e, acima de tudo, a disposição espacial deles pode não ter sido estudada cuidadosamente, podendo estar posicionada em um local pouco representativo. Por este motivo, para auxiliar as medidas de concentrações e saber a evolução das mesmas, nesta pesquisa se usou modelos baseados em dinâmica de fluidos computacional. A área do entorno da estação Tijuca foi escolhida como local de estudo e se investigou a dispersão dos poluentes; monóxido de carbono, dióxido de nitrogênio e dióxido de enxofre emitido por fontes veiculares e em condição atmosférica neutra, mais comum nos meses de inverno. Foi utilizado o pacote comercial Fluent versão 17.1 e as equações de transporte RANS foram fechadas com o modelo de turbulência K-epsilon clássico. Entre as tarefas mais importantes pode-se mencionar: sustentar uma camada limite atmosférica desenvolvida ao longo do domínio computacional, desenvolver as configurações apropriadas de condições de contorno, definir as constantes do modelo, a modificação das constantes da lei da parede e efetuar os testes da malha computacional baseada em critérios de convergência para um incremento da densidade da malha. O estudo permitiu analisar a influência da energia cinética turbulenta gerada pela movimentação dos veículos nas ruas sobre o comportamento da pluma, e determinar qual é o número de Schmidt turbulento que melhor se adapta ao modelo. Os resultados obtidos nas simulações foram comparados entre si e também com dados experimentais disponíveis do sensoriamento na estação de monitoramento Tijuca, observando-se boa concordância de dados. / [en] In the city of Rio de Janeiro, for reasons of economic and administrative character, the number of measurement points of an air quality monitoring network is limited and, especially, the spatial arrangement of them may not have been studied carefully, being positioned in an unrepresentative place. Therefore, to support the concentrations measures and know their evolution, in this study was used models based on computational fluid dynamics. The area surrounding the Tijuca station was chosen as the study site and was investigated the dispersion of the pollutants; carbon monoxide, nitrogen dioxide and sulfur dioxide emitted by vehicular sources, in neutral atmospheric condition, more common in the winter months. It was used the commercial package Fluent version 17.1 and the RANS transport equations were closed with the standard K-epsilon turbulence model. Among the most important tasks can be mentioned: support a developed atmospheric boundary layer over the computational domain, develop the appropriate settings of boundary conditions, define the model constants, the modification of the law of the wall constants and perform the tests computational grid based on convergence criteria for an increase in the mesh density. The study allowed us to analyze the influence of the turbulent kinetic energy generated by the movement of vehicles on the streets on the behavior of the plume, and determine which is the turbulent Schmidt number that best fits the model. The results obtained in the simulations were compared each other and with available experimental data sensing in Tijuca monitoring station, observing good agreement data.

[pt] A mistura asfáltica tem sido utilizada como núcleo impermeável em barragens de enrocamento desde 1930. A partir de então, estudos foram desenvolvidos, buscando uma melhoria das principais características da mistura asfáltica, como a granulometria, o teor de ligante asfáltico e o volume de vazios; permitindo obter um material asfáltico de maior densidade e com permeabilidade inferior a 10-9 cm s. As técnicas e procedimentos construtivos destas barragens apresentam vantagens quando comparadas às barragens já conhecidas. Os materiais do núcleo, as transições e o enrocamento podem ser representados por modelos constitutivos adequados e o comportamento de barragens de enrocamento com um núcleo de concreto asfáltico (BENCA) pode ser reproduzido por ferramentas computacionais. O presente trabalho apresenta um estudo sobre barragens do tipo BENCA, fazendo uso do programa computacional PLAXIS, de elementos finitos. O programa foi calibrado e validado a partir de resultados de medições de campo do Reservatório Megget, construído na Escócia (1981). Um estudo sobre a influência da inclinação do núcleo na resistência e deformabilidade de barragens de enrocamento é apresentado e discutido. Finalmente, apresenta-se a previsão numérica do comportamento da Barragem Foz de Chapecó, que é a primeira barragem construída com esta técnica no Brasil (2010). Os resultados mostraram-se coerentes com o comportamento observado em campo, indicando que o programa e os modelos constitutivos adotados permitem a previsão do comportamento de barragens de enrocamento com núcleo em concreto asfáltico. / [en] Asphalt mixture has been used as impermeable core rockfill dams since 1930. Since then, studies have been developed, searching an improvement of the main characteristics of the asphalt mixture, such as grading, bitumen content and volume ratio, allowing to obtain an asphalt material of higher density and less permeability than 10-9 cm s. Techniques and constructive procedures of these dams have advantages when are compared to known dams. The core materials, rockfill and transitions can be represented by appropriate constitutive models and the behavior of rockfill dams with an asphaltic concrete core (BENCA) can be reproduced by computational tools. The present work presents a study about the type dams (BENCA), using the finite elements computer program PLAXIS. The program was calibrated and validated from results of field measurements of Megget Reservoir, built in Scotland (1981). A study on the influence of core inclination in the strength and deformability of rockfill dams is presented and discussed. Finally, it is presented the numerical prediction of the behavior of the Foz de Chapecó dam that is the first dam built with this technique in Brazil (2010). The results were consistent with the behavior observed in field, indicating that the program and the adopted constitutive models allow the prediction of the behavior of rockfill dams with asphalt concrete core.

Neste trabalho são desenvolvidos métodos numéricos para inversão da transformada de Laplace, fazendo-se uso de polinômios trigonométricos e de Laguerre. Sua utilização é ilustrada num problema de fronteira móvel da área de engenharia nuclear, através do algoritmo computacional ALG-619. Uma revisão dos aspectos analíticos básicos da transformada de Laplace e sua utilização na resolução de equações diferenciais parciais é apresentada de maneira suscinta.