Submitted by Roger Dias Gonçalves (rdgon@hotmail.com) on 2016-10-11T14:42:15Z No. of bitstreams: 1 Goncalves_Roger_2016_MestradoGeociencias_Modelagem Numérica e Avaliação Hidrogeológica do Aquífero Rio Claro.pdf: 14855876 bytes, checksum: 2f50cc1293a8252d613593e19e5e8dc9 (MD5) / Approved for entry into archive by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br) on 2016-10-17T19:40:03Z (GMT) No. of bitstreams: 1 goncalves_rg_me_rcla.pdf: 14855876 bytes, checksum: 2f50cc1293a8252d613593e19e5e8dc9 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-17T19:40:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 goncalves_rg_me_rcla.pdf: 14855876 bytes, checksum: 2f50cc1293a8252d613593e19e5e8dc9 (MD5) Previous issue date: 2016-10-04 / A gestão adequada dos recursos hídricos é peça-chave para o desenvolvimento de uma região, seja urbana ou agrícola. O conhecimento acerca do impacto das mudanças climáticas e as diferentes atividades humanas sobre os recursos hídricos, em especial as águas subterrâneas, tornou-se essencial para tomadas de decisão corretas e sustentáveis. O Aquífero Rio Claro, localizado no município homônimo, é um aquífero raso e livre, composto por um pacote pouco espesso e predominantemente arenoso da Formação Rio Claro. Possui água naturalmente de boa qualidade e grande parte deste reservatório estende-se sob a área urbana do município. Este estudo estima os impactos da seca de 2013/2014 e o potencial de explotação do aquífero através do uso de modelagem numérica. Para as simulações utilizou-se o método dos elementos finitos por meio do algoritmo Feflow. A porção norte da área, mais agrícola, compreende a principal área de recarga do aquífero, enquanto que a porção sul é mais urbanizada e apresenta um grau de impermeabilização maior, que impacta negativamente as taxas de recarga. O balanço de fluxo calculou uma perda de 5,3% da água do armazenamento do aquífero durante o período de seca, que representou, na região, uma precipitação quase 30% menor que a média histórica. A grande maioria dos poços cadastrados no município extrai água de aquíferos mais profundos, perfazendo cerca de 450 m³/h. Em um cenário no qual o Aquífero Rio Claro fosse responsável por toda essa demanda de água subterrânea durante todo o período de seca, o aquífero perderia cerca de 6,6% da água de seu armazenamento. O bombeamento dos poços atingiria aproximadamente 19% da recarga do aquífero, portanto, o aquífero tem potencial para comportar tal volume de explotação. No entanto, a concentração dos poços no distrito industrial e na área urbana do município representa um alto risco para o aquífero e para o abastecimento nestas áreas, com alteração da dinâmica de fluxo entre as porções norte e sul e interferência nas vazões dos poços. / Proper management of water resources is a key player in regional development, whether urban or agricultural. The knowledge about the impacts of climate changes and human activities on water resources, especially groundwater, it has become essential for making correct and sustainable decisions. The Rio Claro Aquifer, located in the homonymous city, is a shallow and unconfined aquifer, composed of a thin layer of Rio Claro Formation sandstones. It has good quality water in natural conditions and a significant part of this reservoir is located below the urban area. This study estimated the impacts of the drought of 2013-2014 and the potential exploitation of the aquifer using numerical modeling. Finite elements method by Feflow algorithm was used for the simulation. The northern portion, more agricultural, encompasses the main recharge area, while the southern portion is more urbanized and has a higher waterproofing coverage impacting negatively on the recharge rates. The water budget showed a loss of 5.3% of the aquifer storage during the dry season. The precipitation was almost 30% lower than the average in this region. The majority of registered wells in the city extracts water from deeper aquifers reaching about 450 m³/h. In a scenario in which the Rio Claro Aquifer is responsible for all groundwater demand throughout the dry season, the aquifer would lose about 6.6% of its water storage. The pumping wells reaches approximately 19% of the aquifer recharge, therefore the aquifer can support this exploitation volume. However, the spatial concentration of the wells in the industrial district and the urban area pose a high risk to the aquifer and the groundwater supply in these areas, by changing the water flow dynamics between the northern and southern portions and interference in the well rates.

Submitted by Edson Rodrigo Del Rio Vieira null (rodrigodelrio@uol.com.br) on 2016-12-04T15:37:23Z No. of bitstreams: 1 Vieira_ERDR_ME_ILHA.pdf: 8354186 bytes, checksum: 2d0cc3e0eee52b2d654d403b5f472d54 (MD5) / Approved for entry into archive by Felipe Augusto Arakaki (arakaki@reitoria.unesp.br) on 2016-12-06T13:47:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 vieira_erdr_me_ilha.pdf: 8354186 bytes, checksum: 2d0cc3e0eee52b2d654d403b5f472d54 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-12-06T13:47:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 vieira_erdr_me_ilha.pdf: 8354186 bytes, checksum: 2d0cc3e0eee52b2d654d403b5f472d54 (MD5) Previous issue date: 2016-08-26 / Item merged in doublecheck by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br) on 2017-01-20T16:08:54Z Item was identical to item(s): 145094, 144451 at handle(s): http://hdl.handle.net/11449/145008, http://hdl.handle.net/11449/144479 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Segundo a Sociedade de Cirurgia Vascular da América do Norte e Sociedade Internacional de Cirurgia Cardiovascular, aneurismas são dilatações superiores ou iguais a 1,5 vezes o diâmetro original da artéria. Estima-se que aproximadamente 2% a 5% da população adulta tem algum tipo de aneurisma cerebral. Grande parte dos casos não chegam a causar sintomas ou gerar problemas graves, entretanto o risco de sua ruptura gera consequências clínicas desafiadoras, visto que tem grande taxa de morbimortalidade, tornando difícil a tarefa de tomar a decisão de intervenção ou não no tratamento do aneurisma. Neste trabalho, propõe-se o estudo numérico do escoamento em aneurismas do tipo basilar empregando-se a técnica da dinâmica de fluidos computacional. Comparando diferentes casos de aneurismas rompidos e não rompidos, identificamos características no escoamento para auxiliar a tomada de decisões no tratamento de pacientes. Os casos de aneurismas são oriundos de tomografias computadorizadas de pacientes reais, os quais foram utilizados para a criação dos modelos digitais. As simulações computacionais foram realizadas com oprogramaopen sourceOpenFOAM® . Outros programasopen source também foram utilizados na criação dos modelos, assim como para o tratamento dos resultados. Identificamos uma correlação entre os dados de tensão cisalhante na parede e a probabilidade de ruptura. Para os oito casos estudados, os resultados de previsão de ruptura e não ruptura apresentaram grande compatibilidade. Dentre os quatrocasos de aneurismas previamente reconhecidos como rompidos, trêsforam identificados pelas simulações comoaneurismas com alto risco de ruptura e umfoi identificado com risco intermediário de ruptura. Já para os quatro casos de aneurismas previamente reconhecidos como rompidos, doisforam identificados pelas simulações como aneurismas de baixo risco de ruptura e doiscom risco intermediário de ruptura. / According to the Society for Vascular Surgery of North America and the International Society of Cardiovascular Surgery, aneurysms are dilations greater than or equal to 1.5 times the original artery diameter.It is estimated that approximately 2% to 5% of adult population has some type of brain aneurysm. In most cases aneurysms are small enough not to cause symptoms or serious problems, however the risk of rupture generates challenging clinical consequences, since they have high rate of morbidity and mortality, making difficult the decision whether or not to treat the aneurysm. This work presents the study of the flow through the basilar type aneurysms using the technique of computational fluid dynamics. Comparing different cases of ruptured and nonruptured aneurysms, we identified some flow characteristics that can help in the decision making process for the treatment of patients. The cases studied were taken from CT scans of real patients, which were used for creation of digital models of aneurysm used in the simulations. The simulations were performed using open source software OpenFOAM® . Others open source softwares were also used in the creation of models as well as for post processing. We investigated the correlation between wall shear stress and the likelihood of rupture. For the eight cases, the rupture prediction results showed good correlation. For the four ruptured cases simulated, three were identified with high risk of rupture and one with intermediary risk of rupture. As for the four not ruptured cases, two were identified with low risk of rupture and two with intermediary risk of rupture. / CNPq: 134375/2015-7

Orientador: José Manoel Balthazar / Banca: Bento Rodrigues de Ponte Junior / Banca: Hans Ingo Weber / Resumo: Na área agrícola, um tipo de equipamento utilizado para a pulverização de pomares, consiste essencialmente de uma estrutura vertical com ventiladores dotados de bicos de pulverização, montados sobre um veículo que trafega entre as plantas. Em uma construção mais simples esta estrutura vertical é montada na parte traseira de um trator agrícola. Em uma construção mais complexa, esta estrutura vertical é montada sobre uma carreta ou trailer, que pode ter ou não suspensão. Em algumas situações, as oscilações laterais da estrutura vertical podem afetar negativamente o resultado do tratamento (pulverização). Assim é importante reconhecer e eventualmente controlar essas oscilações laterais. Este trabalho propõe modelos matemáticos para os movimentos de rolagem de um pulverizador de pomares do tipo torre, e analisa suas respostas a diferentes parâmetros e diferentes excitações. Também são estudados casos práticos utilizando parâmetros reais de um pulverizador para propor parâmetros para a suspensão da torre a fim de minimizar as oscilações e acelerações da estrutura. Os modelos são baseados no modelo do pêndulo invertido e podem ser configurados para um pulverizador de pomares simples, do tipo montado em um trator, ou montado sobre uma carreta com ou sem suspensão. As equações que governam os movimentos de oscilação lateral foram deduzidas pelos métodos de Newton-Euler assim como pelas equações de Lagrange e princípio de Hamilton. As simulações numéricas dos modelos foram implementadas no módulo Simulink® do aplicativo Matlab®. / Abstract: In the agriculture field, a type of equipment to spray chemicals on orchards consists essentially of a vertical structure, with fans and spray nozzles attached, assembled on a vehicle that travels beside the plants. In a simple construction the vertical structure is attached directly behind the agricultural tractor. In a more complex construction, the vertical structure is attached on a trailer, with or without suspension. In some situations, the vertical structure lateral oscillations could affect negatively the results of the treatment. Thus, is important to recognize and even control these lateral oscillations. This dissertation proposes mathematical models for the roll movement of a tower sprayer, and analyzes its responses trough different parameters and excitations. Also analyzes a real case using an orchard sprayer's parameters to propose a tower suspension to minimize lateral oscillations and accelerations on the structures. The models are based on the inverted pendulum model and can be used for simple orchard sprayer assembled directly on tractors, as well as for that ones assembled on trailers, with or without suspension. The governing equations of the models are deduced by Newton - Euler equations and also by Lagrange's equations and Hamilton's principle. The numerical simulations of models ware implemented using the Simulink® module of Matlab® software. / Mestre

Orientador: Konstantin Georgiev Kostov / Co orientador: Mario Ueda / Banca: Milton Eiji Kayama / Banca: Rogério Pinto Mota / Banca: Munemasa Machida / Banca: Joaquim José Barroso de Castro / Resumo: Implantação iônica por imersão em plasma com campo magnético (3IPCM) foi investigada usando técnicas numéricas e experimentais. O campo magnético considerado é essencialmente não uniforme e é produzido por duas bobinas magnéticas posicionadas ao redor da câmara de vácuo. O estudo é centrado na análise do efeito de dois dos parâmetros mais importantes: tensão e pressão no processo 3IPCM. Outro tema importante como a dinâmica dos elétrons secundários foi também abordado neste trabalho. Neste contexto, o processo 3IPCM foi pesquisado inicialmente usando o código computacional KARAT. Os resultados numéricos mostraram um incremento da densidade do plasma ao redor do alvo durante a variação dos parâmetros de tensão, pressão e campo magnético considerados. Como consequência deste aumento, um incremento da densidade de corrente iônica sobre o alvo foi observado. Os resultados numéricos mostraram que o sistema de campos cruzados E×B intensifica o processo 3IPCM. Posteriormente, 3IPCM foi realizado experimentalmente. Resultados experimentais mostraram que a densidade de corrente foi incrementada em aproximadamente 100 % em relação ao caso sem campo magnético quando os parâmetros externos foram variados. Todos estes resultados numéricos e experimentais são explicados através do mecanismo de ionização do gás por colisão com os elétrons magnetizados realizando movimento de deriva em campos E×B. Finalmente, para analisar os efeitos do processo 3IPCM no tratamento de materiais foram realizados implantações em amostras de silício. Os resultados mostraram que o processo 3IPCM promove mudanças nas propriedades superficiais das amostras, tornando-as hidrofóbicas. Esta técnica mostra ser atrativa posto que foi possível incrementar a dose e a profundidade de implantação em alta tensão. / Abstract: Plasma immersion ion implantation (PIII) with magnetic field has been investigated using numerical and experimental methods. The magnetic field in consideration is essentially non-uniform and is generated by two magnetic coils installed outside the PIII vacuum chamber. The study is focused on analysis of the effect of two of the most important process parameters: voltage and gas pressure on the PIII with magnetic field. Another important subject such as the dynamics of secondary electrons has also been considered in this work. In this context, the PIII process with magnetic field has been initially analyzed numerically using the 2.5D computer code KARAT. The numeric results have shown an increase of the plasma density around of the target in the range of the considered parameters, voltage, pressure and magnetic field. As consequence of this an enhancement of the ion current density on the target was observed. The simulation results have demonstrated that the system of crossed E×B fields intensifies the PIII process with magnetic field. Later, the PIII process with magnetic field has been carried out experimentally. Experimental results have shown an increase of the current density in about 100 % in relation to the case without magnetic field when the external parameters have been varied. The numerical and experimental results are explained through the mechanism of gas ionization by collision with electrons drifting in crossed E×B field. Finally, to analyze the effect of the PIII process with magnetic field in material treatment implantation in Silicon samples has been carried out. The results indicate that the PIII process with magnetic field promotes changes of the samples surface properties, turning them hydrophobic. This PIII technique is attractive since it can increase the dose and the depth of implantation at high voltage. / Doutor

Orientador: José Luiz Gasche / Resumo: Segundo a Sociedade de Cirurgia Vascular da América do Norte e Sociedade Internacional de Cirurgia Cardiovascular, aneurismas são dilatações superiores ou iguais a 1,5 vezes o diâmetro original da artéria. Estima-se que aproximadamente 2% a 5% da população adulta tem algum tipo de aneurisma cerebral. Grande parte dos casos não chegam a causar sintomas ou gerar problemas graves, entretanto o risco de sua ruptura gera consequências clínicas desafiadoras, visto que tem grande taxa de morbimortalidade, tornando difícil a tarefa de tomar a decisão de intervenção ou não no tratamento do aneurisma. Neste trabalho, propõe-se o estudo numérico do escoamento em aneurismas do tipo basilar empregando-se a técnica da dinâmica de fluidos computacional. Comparando diferentes casos de aneurismas rompidos e não rompidos, identificamos características no escoamento para auxiliar a tomada de decisões no tratamento de pacientes. Os casos de aneurismas são oriundos de tomografias computadorizadas de pacientes reais, os quais foram utilizados para a criação dos modelos digitais. As simulações computacionais foram realizadas com o programa open source OpenFOAM®. Outros programas open source também foram utilizados na criação dos modelos, assim como para o tratamento dos resultados. Analisando os dados de máxima pressão e tensão cisalhante nas paredes na região do aneurisma apenas (domo e pescoço), propomos um critério para identificar os aneurismas rompidos e não rompidos. Considerando que os aneur... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Mestre

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:58:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dorgival_DISSERT.pdf: 1082825 bytes, checksum: 734f4fcf3d7a80412e1a55ede565bc49 (MD5) Previous issue date: 2011-07-27 / Information retrieval is of paramount importance in all areas of knowledge. Regarding the temperatures of Natal, they were simulated and analyzed. Thus, it was possible to recover, with some accuracy, the temperatures of days they were not collected. For this we constructed a software that displays the temperature value at each moment in the city. The program was developed in Delphi using interpolated polynomial function of third degree. The equations were obtained in Excel and data were collected at the Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE). These functions were changed from a correction factor in order to provide values to temperatures between those who were not collected. Armed with this program you can build tables and charts to analyze the temperatures for certain periods of time. The same analysis was done by developing mathematical functions that describes the temperatures. With the data provided by this software is possible to say which are the hours of highest and lowest temperatures in the city, as the months have indexes with the highest and lowest temperatures. / A recupera??o de informa??es ? de extrema import?ncia em todas as ?reas do conhecimento. Em rela??o as temperaturas da cidade de Natal, elas foram simuladas e analisadas. Desta forma, foi poss?vel recuperar, com certa precis?o, as temperaturas de dias em que elas n?o foram coletadas. Para isso, construiu-se um software que indica o valor da temperatura em cada instante na cidade. O programa foi desenvolvido em linguagem Delphi com a utiliza??o de fun??es interpoladas polinomiais de terceiro grau. As equa??es foram obtidas no Excel cujos dados foram coletados no Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais(INPE). Essas fun??es foram modificadas a partir de um fator de corre??o de modo a fornecerem os valores de temperaturas entre aqueles que n?o foram coletados. De posse desse programa pode-se construir tabelas e gr?ficos para analisar as temperaturas em determinados per?odos de tempo. A mesma an?lise foi feita desenvolvendo matematicamente as fun??es que descrevem as temperaturas. Com os dados fornecidos por esse software foi poss?vel afirmar quais s?o os hor?rios de maiores e menores temperaturas na cidade, assim como os meses que possuem os ?ndices com as maiores e menores temperaturas.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Um aspecto particular no dimensionamento de maciços reforçados com geossintéticos consiste na análise da estabilidade interna. A ruptura interna pode ocorrer quando as solicitações impostas ao elemento de reforço superam a resistência à tração, ou quando ocorre o arrancamento do reforço da massa de solo, por ancoragem insuficiente. A distribuição das deformações e das tensões ao longo do comprimento enterrado do reforço não é uniforme, e este aspecto não é considerado no dimensionamento. Desta forma, modelos analíticos e numéricos aparecem como alternativas capazes de reduzir incertezas no dimensionamento de maciços reforçados, permitindo a adoção de soluções menos conservativas. O presente trabalho propõe um modelo analítico para a reprodução do mecanismo de transferência de esforços e deslocamentos ao longo do comprimento de geotêxteis sob condição de arrancamento, e apresenta a modelagem numérica de ensaios de arrancamento, fazendo uso do programa Plaxis, de elementos finitos. A partir dos resultados de um extenso programa experimental de ensaios de arrancamento instrumentados, em geotêxteis (Espinoza,2000), os modelos analítico e numérico foram validados e discutidos. Posteriormente, apresenta-se a simulação de um ensaio de arrancamento hipotético fazendo uso de ambos os modelos. Os resultados sugerem que os modelos analítico e numérico foram adequados na previsão dos esforços, deformações e deslocamentos ao longo do comprimento de geotêxteis em solicitações de arrancamento. Observou-se um melhor ajuste entre as previsões do modelo analítico e os resultados experimentais, justificado pela adoção do modelo não linear para o elemento geotêxtil. A distribuição de esforços e deslocamentos ao longo de geotêxteis é complexa, e a boa concordância dos modelos com os resultados experimentais reforça a potencialidade dos modelos para uso futuro. / The internal stability analysis is a particular aspect in the design of reinforced soil with geotextiles. Internal failure may occur when the stresses transmitted to the reinforcing element exceeds the tensile strength or when it is pulled out, due to insufficient anchorage. The stress strain distribution along the embedded length of the reinforcement is not uniform, and this condition is not incorporated in the design. Thus, analytical and numerical models appear as alternatives to reduce uncertainties in the design of reinforced soil structures, allowing the adoption of less conservative solutions.The present research proposes an analytical model that reproduces load transfer mechanism and displacements along the length of geotextiles under pullout condiction, and also presents a numerical simulation of pullout tests, making use of Plaxis FEM program. Based on the results of an extensive program of pullout tests in instrumented samples of geotextiles (Espinoza, 2000), the analytical and numerical models were validated and discussed. The simulation of a hypothetical pullout test making use of both models is also presented.The results suggest that the analytical and numerical models are suitable to predict loads, strains and displacements along the geotextiles length, submitted to pullout. The analytical model provided a better fit for the experimental results, since it incorporates a non-linear behavior for the geotextile. The distribution of loads and displacements along the geotextiles is complex, and the good agreement between the models and the experimental results emphasizes the capability of the models for further use.

Este trabalho apresenta a proposta de topologia para um atuador planar sem núcleo ferromagnético na armadura, sua análise teórica em termos de forças de tração que nele atuam, seu desenvolvimento e resultados teóricos e experimentais obtidos como base em um protótipo construído. O atuador planar tem características inovadoras: uma armadura estacionária sem ferro com enrolamentos ortogonais e dois carros acoplados magneticamente um ao outro com quatro ímãs permanentes de NdFeB de alto produto energético. A armadura desse estator é composta por enrolamentos planares multifases colocados de tal maneira que dois enrolamentos ortogonais independentes são produzidos e assim definem duas forças de propulsão ortogonais. Cada carro possui uma culatra de aço que suporta os ímãs permanentes e que está ligada a uma estrutura de suspensão mecânica para permitir o movimento bidirecional sobre a área definida pela armadura. Esse tipo de atuador pode ser usado em aplicações que requerem o movimento em qualquer direção ao longo de um plano. O protótipo desenvolvido neste trabalho foi testado com a finalidade de validar suas características estáticas de operação com relação à análise numérica e o modelo analítico. Os valores de densidade de fluxo magnético no entreferro e de força planar de propulsão, obtidos através de ensaios, apresentaram uma boa aproximação em relação aos valores obtidos através da simulação numérica e do modelo analítico. Para os ensaios de força normal este trabalho preocupou-se em analisar numérica e experimentalmente os resultados, que também apresentaram valores convergentes e satisfatórios para os itens propostos. Para os ensaios do atuador planar com regulagem de entreferro de 12 mm e 24 mm foram encontradas sensibilidades médias da força planar de propulsão de 7,19 N/A e 4,13 N/A respectivamente. / This work presents a proposal of topology of a planar actuator with an ironless armature core, its theoretical analysis in terms of the driving forces that acting on the actuator, its development, the theoretical and experimental results obtained for an implemented prototype. Such planar actuator has innovative features: a stationary and ironless armature core with orthogonal planar windings and two cars magnetically coupled to each other by means of four high energy-product NdFeB permanent magnets. The stator of the actuator comprehends an ironless core with two sets of multiphase windings placed in such a way that two independent orthogonal windings form the armature in a way that allows the yielding of two orthogonal propulsion forces. Each car has a back iron which supports two permanent magnets and is supported by a suspension structure to allow bidirectional movement of the coupled cars. This type of actuator can be used in applications that require the movement in any direction over a plane. The prototype of this study was tested in order to validate their static characteristics of operation with respect to the numerical analysis and the analytical model. The values of magnetic flux density in the air gap and the planar propulsion force obtained through testing, showed a good agreement with the values obtained by numerical simulation and analytical model. The normal force tests showed good agreement with the results of the numerical analysis. The tests of planar actuator with air gaps of 12 mm and 24 mm were found to produce an average sensitivity of the planar propulsion force of 7.19 N/A and 4.13 N/A respectively.

Este trabalho consiste na aplicação de métodos de otimização e de dinâmica dos fluidos computacional a turbinas eólicas. O grande crescimento no mercado de energias renováveis exige que turbinas cada vez mais potentes sejam criadas e que o projeto e análise destas seja cada vez mais preciso. A presente dissertação tem como objetivos a otimização um aerofólio para turbinas eólicas, a simulação de um aerofólio de uma turbina eólica com alto ângulo de ataque e a simulação de uma turbina tridimensional. A otimização de aerofólios foi feita com simulações bidimensionais permanentes, utilizando as equações médias de Reynolds e o modelo de turbulência de Spalart-Allmaras, com algoritmos genéticos acoplados a redes neurais artificiais. O cálculo de um aerofólio com alto ângulo de ataque foi feito utilizando simulações de grandes escalas com o modelo dinâmico de Smagorinsky. As simulações de uma turbina tridimensional foram feitas empregando as equações médias de Reynolds em forma permanente, com um termo adicional representando as forças de Coriolis, também com o modelo de turbulência de Spalart-Allmaras. Da primeira etapa pode-se concluir que as simulações bidimensionais permanentes são muito precisas para o aerofólio de referência, com boa concordância nos coeficientes de arrasto, sustentação e pressão. Os algoritmos genéticos geraram bons resultados, com cerca de 8% de aumento da razão sustentação/arrasto e com aproximadamente 50% de economia no tempo computacional ao se utilizar redes neurais artificiais. Na segunda etapa, o cálculo de um aerofólio com alto ângulo de ataque demonstrou necessidade de simulações tridimensionais transientes, pela alta variação dos coeficientes aerodinâmicos ao longo do tempo e alta tridimensionalidade da esteira. Na última etapa, a simulação de uma turbina tridimensional mostrou resultados muito próximos dos experimentais. Muita atenção foi dada na discretização deste caso, chegando a uma malha com 700 mil elementos, enquanto outros autores utilizaram de 3 a 38 milhões de elementos para o mesmo caso. / The present work consists in the application of optimization methods and computational fluid dynamics to wind turbines. The massive growth in renewable energies demands more powerful turbines and more accuracy in their design and analysis. This work has three objectives: optimization of an airfoil for wind turbines, simulation of a wind turbine airfoil in deep stall, and simulation of a three-dimensional wind turbine. The airfoil optimization is accomplished by means of two-dimensional steady-state Reynolds averaged Navier-Stokes simulations with the Spalart-Allmaras turbulence model, with genetic algorithms coupled with artificial neural networks. The airfoil in deep stall is calculated with unsteady three-dimensional Large Eddy Simulations with the dynamic Smagorinsky model. The simulation of a wind turbine is also done by means of the Reynolds averaged Navier-Stokes equations, with an additional term to take the Coriolis forces into account, and the Spalart-Allmaras turbulence model. In the first application, it can be confirmed that the two-dimensional steady state simulations are very accurate for the reference airfoil, with good agreement for drag, lift, and pressure coefficients. Genetic algorithms improved the lift-to-drag ratio about 8%, with a 50% decrease in computational time when using artificial neural networks. For the second application, the airfoil with a high angle of attack showed that transient three-dimensional simulations were indeed required, with a high variation of aerodynamic coefficient as a function of time and the highly three-dimensional wake. In the final part, the three-dimensional wind turbine showed very good agreement with experimental results. A great deal of attention was devoted to the creation of the grid and a mesh with only 700 thousand elements was achieved, while other authors used from 3 to 38 million elements for the same case.

Cada vez mais se busca um correto dimensionamento dos materiais refratários e uma correta escolha das variáveis operacionais dos reatores metalúrgicos. No caso da produção de alumínio primário, a competitividade do mercado exige alta vida útil da célula de redução eletrolítica, acompanhada de uma eficiência energética no processo, uma vez que as fontes energéticas estão se tornando cada vez mais escassas. Por isso, a formação e a espessura da camada de banho congelado (também chamada de ledge) são muito importantes para estimar e prolongar a vida útil da cuba de redução eletrolítica. A espessura de banho congelado está, intimamente, relacionada com a proteção dos materiais refratários (resultando em aumento de vida útil do reator) e com a resistência térmica do reator metalúrgico para produção de alumínio primário, influenciando a sua eficiência energética. Nesta dissertação estuda-se a simulação termo-elétrica através do uso do pacote comercial Ansys CFX 11. Para isso, é realizada a deformação da malha e a temperatura Tliquidus do ledge é especificada. Essa deformação acarreta uma alteração da resistência térmica da camada de ledge, fato que altera a temperatura das interfaces ledge/banho e ledge/metal devido ao balanço térmico. Em vista disso, o modelo apresentado tem o objetivo de estimar a espessura do ledge, a eficiência energética da Cuba de redução eletrolítica, seu perfil de temperaturas, fluxo de calor e auxiliar na escolha e no projeto de refratários adequados para a cuba de redução eletrolítica utilizada na produção de alumínio primário. A dissertação apresentará o perfil de temperatura na frente de solidificação nas interfaces ledge/banho e ledge/metal. Também, o presente trabalho mostra o estudo do fluxo de calor através da frente, a espessura de banho congelado, a resistência térmica e a validação do modelo numérica. A metodologia empregada na análise numérica do fenômeno físico estudado foi adequada e conseguiu-se a validação do modelo. / Increasingly, the aim is a correct sizing of refractory materials and a correct choice of the operating variables of metallurgical reactors. In the case of primary aluminum production, the competitive market requires high life of the electrolytic reduction cell, accompanied by energy efficiency in the process, since the energy sources are becoming increasingly scarce. Therefore, the formation and the layer thickness of bath frozen (also called ledge) are very important to estimate and prolong the life of the cell of electrolytic reduction. The thickness of frozen bath is closely related to the protection of refractory materials (resulting in increased life of the reactor) and the thermal resistance of the metal reactor for the production of primary aluminum, influencing its efficiency. On This dissertation is studied the simulation thermothrough the electrical use of commercial package Ansys CFX 11. To Hence it is held the deformation of mesh and temperature Tliquidus of the ledge is specified. This deformation causes a change in the thermal resistance layer ledge, a fact that the temperature changes of the interfaces ledge / bath and ledge / metal due to thermal balance. As a result, the model aims to estimate the thickness of the ledge, the energy efficiency of electrolytic reduction cell, its temperature profile, heat flow and help in the choice and design of refractories suitable for the electrolytic reduction cell used for the production of primary aluminum. The dissertation shows the temperature profile in front of solidification at the interfaces ledge / bath and ledge / metal. Also, this paper shows the study of heat flux through the front of solidification, the thickness of the ledge, the thermal resistance influence and the validation of numerical model. The methodology used in the numerical analysis of the physical phenomenon studied was adequate and we were able to validate the model.