Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Expone que la ecuación de transporte radiativa (ETR) modela la interacción de la radiación en un medio donde existen los fenómenos de absorción, dispersión y emisión (medio participante). La ETR en dos dimensiones, es una ecuación diferencial no lineal, que no tiene una solución analítica. Por tanto ella es resuelta en forma numérica. En este trabajo se presenta el método de diferencia finitas – ordenadas discretas, que es unos de los métodos numéricos más empleados en la solución de la ETR y el método de Monte Carlo que es un método estocástico usado en la simulación de la interacción de la radiación con la materia. También se propone una solución iterativa a través del método de diferencias finitas y de una familia sistemas matriciales, que considera una malla regular para la discretización espacial y un conjunto de direcciones distribuidas en forma regular sobre el dominio angular. El método numérico propuesto es validado con resultados obtenidos de la literatura especializada. El interés de este trabajo es obtener una solución con bajo costo en tiempo computacional, que pueda ser usado en la solución de problemas inversos. Se presentan ejemplos aplicativos de la ETR donde se hacen comparaciones de los resultados con el método de diferencias finitas – ordenadas discretas, el método de Monte Carlo, y el propuesto. / Tesis

La predicció de l'índex UV consisteix a determinar la irradiància biològicament efectiva que incidirà en un temps posterior a partir del coneixement dels factors que hi intervenen: l'ozó, l'angle zenital, l'altitud del lloc, la dispersió atmosfèrica, els núvols i l'albedo. La influència d'aquests factors es posa de manifest en la formulació de les equacions de transferència radiativa que resolen numèricament els models de irradiància espectral. En aquesta tesi s'ha treballat amb 2 models de dispersió simple (SMARTS2 i UVAGOA) que consideren l'atmosfera com una sola capa i 2 models de dispersió múltiple (SBDART i STAR) que tenen en compte la no-homogeneïtat vertical de l'atmosfera i la divideixen en una superposició de capes. S'ha realitzat un estudi comparatiu entre ells i s'ha arribat a la conclusió que els models de dispersió múltiple obtenen un millor acord entre ells amb diferències del 2 al 3% per a angles zenitals menors de 60º. També s'han comparat amb mesures instrumentals i s'han constatat diferències que oscil·len entre el 2 i el 15% en les hores centrals del dia. Les mesures instrumentals utilitzades, tant per a comparar amb les sortides d'aquests models com per a determinar els seus paràmetres d'entrada, han estat: 4 anys d'espectres de irradiància UV (de 285 a 400 nm cada 0,5 nm) d'un espectroradiòmetre Bentham 300, 3 anys de mesures de l'índex UV d'un piranòmetre YES i 3 piranòmetres Solar Light, 4 anys de mesures diàries d'un fotòmetre Microtops i 1 any de mesures d'un fotòmetre CIMEL. Per a la determinació de la columna total d'ozó s'han utilitzat les mesures de l'espectroradiòmetre Bentham i del fotòmetre Microtops i s'han constatat diferències del 9%. AL comparar-los amb mesures de teledetecció (TOMS i GOME) s'arriba a un RMSE del 4% en el cas del Microtops. En quant a la dispersió deguda als aerosols s'han utilitzat com a paràmetres d'entrada els espessors òptics calculats a partir del fotòmetre CIMEL, mentre que la massa d'aigua precipitable, relacionada amb el creixement higroscòpic dels aerosols, s'ha determinat a partir dels fotòmetres CIMEL i Microtops i també a partir del radiosondatge. Les diferències observades estan al voltant del 12-15% entre els fotòmetres i el radiosondatge. Totes aquestes mesures s'han aplicat al model SBDART per a la predicció de l'índex UV a Catalunya durant els anys 2000-2002, utilitzant la hipòtesi de persistència de la columna total d'ozó que en aquest treball s'ha constatat que té un error del 6% a l'estiu per a dies de cel serè. Els resultats s'han validat amb el piranòmetre YES i s'han observat diferències al voltant del 14%. L'any 2003, es va incorporar la predicció d'ozó del Deutscher Wetterdienst a 36 hores i per a dies de cel serè, els resultats milloren sensiblement, passant d'unes diferències del 20% al 16%. / In this thesis it has been used 2 models of simple scattering SMARTS2 and UVAGOA and 2 models of multiple scattering SBDART and STAR. A comparative study among them has been made and it has been reached the conclusion that the models of multiple scattering obtain a better agreement among them with differences from the 2 to 3% for smaller zenithal angles of 60º. It also have been compared with instrumental measures and differences have been found between 2 and 15% in the central hours of the day. In this work it has been used different instrumental measures: 4 years of spectrum of irradiance UV (from 285 to 400 nm each 0.5 nm) of spectroradiometer Bentham 300, 3 years of measures of index UV of a pyranometer YES and 3 pyranometers Solar Light, 4 years of daily measures of a Microtops photometer and 1 year of measures of a photometer CIMEL. The total ozone column has been determined with the measurements of spectroradiometer Bentham and a Microtops photometer and differences of 9% have been found. In comparison with telemetry measurements (TOMS and GOME) a RMSE of 4% is found in the case of the Microtops. For the scattering due to the aerosols, the calculated optical thicknesses from photometer CIMEL have been used as an input parameter, whereas the mass of precipitable water, related to the hygroscopic growth of the aerosols, has been determined from the photometers CIMEL and Microtops and also from the radiosonde. The observed differences are around 12-15% between the photometers and radiosonde. All these measurements have been applied to model SBDART for the prediction of index UV in Catalunya during years 2000-2002, using the hypothesis of persistence of the total ozone column that in this work has been found that has an error of 6% in summer for cloudless sky days. The results have been validated with the pyranometer YES and differences around 14% have been observed. In 2003, the ozone forecasting of the Deutscher Wetterdienst was introduced and for cloudless sky days, the results improve from differences of 20% to 16%.

La ecuación de transferencia radiativa (ETR) modela la interacción de la radiación en un medio donde existen los fenómenos de absorción, dispersión y emisión (medio participante). La ETR en una dimensión es una ecuación diferencial no lineal, que no tiene una solución analítica. Por tanto se resuelve en forma aproximada por métodos numéricos o por el método de Montecarlo. La parte espacial es discretizada por segmentos de línea y la discretización del espacio angular en forma regular. La ETR es aproximada por diferencias finitas, elementos finitos, volúmenes finitos, etc. y es resuelta en forma iterativa para un conjunto de ecuaciones generadas por la discretización del espacio angular.Existen resultados en la literatura especializada en este tema de estudio, que se compararan con los resultados obtenidos en este trabajo. Los algoritmos más empleados en la solución numérica de la ETR son las que tienen bajo tiempo computacional, rápida convergencia. / Trabajo de suficiencia profesional

Submitted by Nathália Faria da Silva (nathaliafsilva.ufv@gmail.com) on 2017-07-26T16:32:49Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 7200030 bytes, checksum: 5dfc015ed0fa32bec3a8f1b52a28a00e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-26T16:32:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 7200030 bytes, checksum: 5dfc015ed0fa32bec3a8f1b52a28a00e (MD5) Previous issue date: 1990-08-31 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Desenvolveu-se um modelo para o cálculo de radiâncias, irradiâncias, saldos de radiação, emitâncias médias e temperaturas efetivas, em presença de cobertura estratiforme de nuvens, com base no espalhamento sucessivo da radiação. Tal modelo foi validado mediante comparações com outros sofisticados modelos, como o de ordenadas discretas de Chandrasekhar (”16-stream”) e o de Neumann. Analisou-se a contribuição do espalhamento múltiplo da radiação infravermelha na janela atmosférica, de 8 a 13 μm, para a taxa de resfriamento radiativo* da região próxima do topo da camada de nuvens, com propriedades microfísicas idênticas às das nuvens C1 de Deirmendjian, considerando o conteúdo de água líquida constante em seu interior. Concluiu- se que o espalhamento de ordem igual ou superior à unidade contribui muito pouco, na ordem de 6,7%, para a taxa de resfriamento radiativo em nuvens, na referida faixa espectral, podendo ser desprezível no cálculo da divergência do saldo de radiação. *Neste trabalho, o termo ”radiativo” se refers à radiaçao e não à radiatividade.

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Evaluar la radiación infrarroja y la humedad del suelo y su efecto sobre la temperatura mínima superficial en el Observatorio de Huancayo, Junín, para ello se ha utilizado datos observados y un modelo de difusión de calor en el suelo, el intervalo de tiempo estudiado va desde agosto del 2014 a agosto del 2016. En la primera parte de los resultados se muestra la caracterización del ciclo diurno y del ciclo estacional de las principales variables que están relacionadas con los cambios de temperatura superficial, como la precipitación, la radiación infrarroja, radiación Solar, humedad específica del aire, temperatura del aire y finalmente la misma temperatura superficial. Así mismo, se calcula el coeficiente de correlación entre estas variables y la temperatura superficial, de ello se resalta que las temperaturas superficiales por debajo de 0◦C están relacionadas con valores de radiación infrarroja menores a 250 W/m2 y humedad especifica del aire menores a 4.3 g/Kg. Con ayuda del modelo se ha encontrado que el enfriamiento de la superficie del suelo se da mayormente por un déficit radiactivo en invierno, mientras que en verano, además de ello, puede darse por flujos de calor latente y/o sensible. Así mismo, los resultados del modelo a diferentes humedades del suelo sugieren que el aumento de la humedad provoca un incremento de la temperatura superficial, aunque las bajas correlaciones (< 0,56) entre los datos observados de ambas variables sugieren que la respuesta de la temperatura superficial con el aumento de la humedad no es necesariamente inmediata. Finalmente, los resultados del balance de energía superficial durante las noches indican que aun cuando la velocidad del viento sea de ∼1m/s, el flujo de calor sensible y/o latente juega un rol importante en el balance de energía, sobre todo en los meses de primavera, verano e inicio de otoño. / Tesis

Submitted by Marcele Costal de Castro (costalcastro@gmail.com) on 2017-09-27T18:55:51Z No. of bitstreams: 1 ROGERIO CHAFFIN NUNES D.PDF: 1775171 bytes, checksum: 6c9663bc03e326ae36a3c1663a42812c (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-27T18:55:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ROGERIO CHAFFIN NUNES D.PDF: 1775171 bytes, checksum: 6c9663bc03e326ae36a3c1663a42812c (MD5) Previous issue date: 2006-04 / Neste trabalho a equação de transferência radiativa bidimensional é resolvida numericamente considerando-se projeções no eixo axial, a aproximação axial, para os casos com meio isotrópico e ansiotrópico. Resolver esse problema necessita-se de uma formulação matemática que aproxime angularmente a equação de transferência radiativa por um método de ordenadas discretas, resultado dessa operação é um sistema de equações diferenciais parciais de 1ª ordem com condições de contorno prescritas no fluxo incidente que é aproximado por uma malha de pixels, que são obtidos com a utilização de uma base natural e a sua solução numérica se dá através de um processo iterativo denominado método de aproximações sucessivas. Investiga-se a sensibilidade do fluxo emergente, considerando as propriedades de absorção e espalhamento do meio e apresenta-se os resultados numéricos da influência dessas propriedades no mapeamento do fluxo incidente-emergente considerando-se um meio não homogêneo.

Esta tesis está centrada en el modelado de la acústica de salas en espacios cerrados mediante el uso de una ecuación de transferencia radiativa y una ecuación de difusión En este trabajo se investiga cómo a través de estos modelos teóricos se pueden simular el campo sonoro en espacios complejos. Recientemente, el modelo de la ecuación de fusión ha sido prppuesto para ser utilizado en el modelado de la acústica de salas con superficies que reflejan el sonido de forma totalmente difusa. Este enfoque del uso de la ecuación de la disusión de sido intensamente investigado en los últimos años, ya que proporciona una alta eficiencia y flexibilidad para simular las distribuciones del campo sonoro en diferentes tipos de salas; sin embargo, sólo se han realizado unas pocas investigaciones con el objetivo de indagar sobre la precisión y las limitaciones de este método alternativo. Por lo tanto, en primer lugar se presenta un modelo basado en la ecuación de transferencia por radiación siendo meta principal el unificar una amplia gama de métodos geométricos de modelado de acústica de salas. Además, esta tesis está especialmente dedicada a establecer las bases y suposiciones que permitan obtener un modelo de difusión acústica como particularización del modelo de transferencia radiativa con el objetivo de conseguir una descripción clara y adecuada de sus ventajas y limitaciones desde el punto de vista teórico. Este trabajo permite enlazar directamente al modelo de la ecuación de difusión con el grupo de métodos de la acústica geométrica reforzando sus características y permitiendo una adecuada comparación con estos métodos ampliamente reconocidos. Una vez realizado este análisis teórico, esta tesis también se dedica a cuestiones relativas a la implementación numérica del modelo acústico de la ecuación de difusión . En este trabajo, se modela el campo sonoro a través de esquemas en diferencias finitas. Los resultados de este estudio proporcionan soluciones simples y practicas que muestran unos requerimientos computacionales bajos tanto de consumo de memoria como de tiempo. / Navarro Ruiz, JM. (2012). Discrete-time modelling of diffusion processes for room acoustics simulation and analysis [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/14861

Este trabalho teve como principal objetivo determinar e analisar a estrutura eletrônica e os principais aspectos que envolvem a ligação química do estado fundamental e de vários estados excitados de moléculas diatômicas, utilizando métodos da química quântica molecular. Nossos estudos foram concentrados nas espécies moleculares BeAl, MgAl e CaAl. Para todas as moléculas, os cálculos foram realizados usando a mesma metodologia, ou seja, utilizou-se o método CASSCF/MRCI e o conjunto base cc-pVQZ. Em uma primeira etapa, buscou-se incluir os efeitos da correlação estática usando funções de onda CASSCF. Na etapa seguinte, os efeitos da correlação dinâmica foram incorporados pelo método MRCI, que utiliza as funções de onda CASSCF como referência para gerar configurações por excitações simples e duplas na construção de sua função de onda. Os orbitais do caroço foram mantidos congelados em todos os cálculos. Dessa forma, foi realizada uma caracterização teórica rigorosa das curvas de energia potencial, constantes espectroscópicas, níveis vibracionais, funções momentos de dipolo, funções momentos de transição, probabilidades de transição e tempos de vida radiativa.

Nesta contribuição apresentamos uma solução para a equação de transferência radiativa condutiva em geometria cilíndrica. Esta solução é aplicada para simular a radiação e campo de temperatura juntamente com o transporte de energia radiativa e condutiva proveniente do escape liberado em lançamentos de foguetes. Para este fim, discutimos uma abordagem semianalítica reduzindo a equação original, que é contínua nas variáveis angulares, numa equação semelhante ao problema SN da transferência radiativa condutiva. A solução é construída usando um método de composição por transformada de Laplace e o método da decomposição de Adomian. O esquema recursivo ´e apresentado para o sistema de equações de ordenadas duplamente discretas juntamente com as dependências dos parâmetros e suas influências sobre a convergência heurística da solução. A solução obtida, em seguida, permite construir o campo próximo relevante para caracterizar o termo fonte para problemas de dispersão ao ajustar os parâmetros do modelo, tais como, emissividade, refletividade, albedo e outros, em comparação com a observação, que são relevantes para os processos de dispersão de campo distante e podem ser manipulados de forma independente do presente problema. Além do método de solução, também relatamos sobre algumas soluções e simulações numéricas. / In this contribution we present a solution for the radiative conductive transfer equation in cylinder geometry. This solution is applied to simulate the radiation and temperature field together with conductive and radiative energy transport originated from the exhaust released in rocket launches. To this end we discuss a semi-analytical approach reducing the original equation, which is continuous in the angular variables, into an equation similar to the SN radiative conductive transfer problem. The solution is constructed using a composite method by Laplace transform and Adomian decomposition method. The recursive scheme is presented for the doubly discrete ordinate equations system together with parameter dependencies and their influence on heuristic convergence of the solution. The obtained solution allows then to construct the relevant near field to characterize the source term for dispersion problems when adjusting the model parameters such as emissivity, reflectivity, albedo and others in comparison to the observation, that are relevant for far field dispersion processes and may be handled independently from the present problem. In addition to the solution method we also report some solutions and numerical simulations.

Simulações acopladas do escoamento reativo e dos processos de transferência de calor para o estudo de chamas são problemas dispendiosos computacionalmente. A transferência de calor por radiação em processos de combustão, devido às elevadas temperaturas, é o processo de troca energética dominante. Ainda, o comportamento altamente irregular do coeficiente de absorção com o comprimento de onda se constitui em uma dificuldade adicional na modelagem da transferência radiativa em meios participantes. Para contornar essa dificuldade modelos espectrais foram desenvolvidos com o objetivo de simular o comportamento de um gás real. Dentre esses modelos destacam-se o gás cinza (GG: Gray Gas), o mais simples, que negligencia o comportamento espectral do coeficiente de absorção, e o modelo da soma-ponderada-de-gases-cinza (WSGG: Weighted-Sum-of-Gray-Gases) onde a integração sobre todo o espectro é substituída por um número finito de gases cinza. Com o avanço de ferramentas computacionais, principalmente códigos CFD (Computational Fluid Dynamics), abordagens computacionais se tornaram atrativas frente ou em complemento às abordagens experimentais. Desse modo, o presente trabalho tem por objetivo a aplicação dos modelos WSGG e GG com novas correlações na simulação detalhada de chamas difusivas laminares de metano diluído com dióxido de carbono e nitrogênio com o código CFD comercial ANSYS/Fluent. Foram desenvolvidas rotinas de usuário (UDF: User-Defined Functions) para o acoplamento dos modelos espectrais ao código CFD. A verificação das rotinas de usuário foi realizada comparando os resultados obtidos via simulação Fluent com dados obtidos pelo modelo WSGG com um código FORTRAN próprio desenvolvido pelo grupo de pesquisa do Laboratório de Radiação Térmica (LRT/UFRGS) para o problema unidimensional de superfícies negras e infinitas preenchidas por um meio não-isotérmico e não-homogêneo. Os erros encontrados para o fluxo de calor radiativo nas superfícies e para o termo fonte radiativo ao longo do meio foram da ordem de 1% indicando o funcionamento correto das rotinas UDF acopladas ao Fluent. Por fim, as rotinas foram aplicadas na simulação numérica para chamas de potência constante com diluição dos reagentes e os dados obtidos com a solução numérica foram comparados com dados experimentais para a fração radiante e fluxo de calor radiativo. Os desvios médios encontrados para o fluxo de calor radiativo ficaram em torno de 10% para todas as chamas, excetuando as chamas com diluição de CO2 de 30%, 40% e 50%, em volume, para as quais os desvios médios ficaram em torno de 15%. O termo fonte para as chamas apontou para a predominância da emissão do meio em relação à absorção. Todas as chamas estudadas se encontram no regime opticamente fino (optically thin) para o qual, segundo apontam estudos da literatura, a escolha do modelo espectral possui impacto pequeno em resultados globais da chama como a temperatura e a concentração das espécies na mistura. Nesse aspecto os resultados encontrados concordaram com a previsão da literatura, entretanto para a transferência radiativa, o modelo GG se mostrou sensivelmente menos preciso em comparação ao modelo WSGG, principalmente para a fração radiante e para o fluxo radiativo na região da pluma aquecida, indicando a dependência do modelo espectral adotado. / Coupled simulations of the reactive flow with the heat transfer processes for flame studying are computationally demanding problems. The radiative transfer in combustion processes is the main heat transfer mechanism due to the high temperatures involved. However, the highly irregular behavior o f the absorption coefficient with the wavenumber composes in an additional difficulty on modeling the radiative transfer in participating media. In order to overcome this issue, spectral models were developed with the objective of simulate the behavior of real gases. Some of the most known models are the gray gas (GG) for which the spectral behavior of the radiative properties of the medium is neglected and the weighted-sum-of-gray-gases (WSGG) for which the integration over the entire spectrum is replaced by a summation over a finite number of gray gases with constant absorption coefficients. With the development of computational tools, mainly Computational Fluid Dynamics (CFD) codes, numerical approaches became attractive instead or in complement of experimental set ups. In this way, the present work aims to couple the WSGG and the GG models with new correlations in a detailed simulation of diffusive laminar flames of methane diluted with carbon dioxide and nitrogen with the commercial CFD code ANSYS/Fluent. User-defined functions (UDF) were developed to the coupling of the spectral models. The verification was carried out through the WSGG model by comparing the Fluent solution with a solution obtained with a FORTRAN code developed by the Thermal Radiation Laboratory (LRT/UFRGS) research group for the one-dimensional system of black surfaces filled with a non-homogeneous and non-isothermal medium. The deviations for the radiative heat flux for the walls and the radiative heat source along the domain were of 1% or less, indicating the correct coupling between the UDF routines and the CFD code. Finally, the UDF were applied in the solution of constant power flames with fuel diluted with carbon dioxide and nitrogen. The obtained data was then compared with experimental measurements for the radiant fraction and the radiative heat flux along the flame axis. The average deviations found were in order of 10% for all flames, except for the flames with 30%, 40% and 50% of CO2 dilution, in volume, for which the deviatioms found were in order of 15%. The radiative heat source was plotted and indicated for the medium emission predominance in comparison with the medium absorption. All flames studied were optically thin flames for which, studies pointed, the spectral model have minor impact over global results as flame temperature and mixture concentration. For this aspect the results found showed agreement with the literature studies predictions, however the GG model showed itself less accurate in comparison with the WSGG model for the radiant fraction and the radiative heat flux computations. So the spectral models have influence on the radiative transfer even if its effect on flame structure can be negligible.