Nos últimos anos tem crescido o interesse por compostos com estrutura de escuterudita, especialmente devido às suas excelentes propriedades termoelétricas. Esses compostos apresentam uma grande cavidade em torno do sítio 2a, que pode ser totalmente ou parcialmente preenchida com espécies hóspedes. O maior esforço na investigação de compostos com essa estrutura, visando aplicações termoelétricas, deve-se ao fato que os átomos inseridos na cavidade da estrutura podem vibrar, em torno de sua posição de equilíbrio, de maneira quase que completamente descorrelacionada das vibrações do restante da estrutura, provocando uma redução na condutividade térmica e tornando esses compostos excelentes candidatos para aplicação em dispositivos termoelétricos. A alteração da estrutura da cavidade, bem como a aplicação de altas pressões em escuteruditas ternárias, possibilita uma alteração da frequência vibracional da espécie hóspede e, consequentemente, da condutividade térmica desses compostos. Dentro desse contexto, neste trabalho foi realizado um estudo, a partir de cálculos de primeiros princípios, visando verificar a influência dos átomos pertencentes à cavidade sobre a frequência vibracional do íon La +3 nas escuteruditas LaFe4Sb12 e LaCo4Sb12. A substituição dos átomos de Fe por Co na estrutura da cavidade provocou um aumento na frequência vibracional do íon La+3 de 76 para 98 cm−1. A influência da substituição dos átomos de Fe por Co sobre a frequência vibracional do íon La+3 é indireta, pois verificou-se que a frequência vibracional desse íon é linearmente dependente da distância La-Sb que, por sua vez, é afetada pela substituição de Fe por Co. Além disso, realizou-se um estudo sobre o efeito da pressão sobre a frequência vibracional do íon La+3 nas escuteruditas LaFe4Sb12 e LaCo4Sb12. A partir deste estudo observou-se que o aumento da pressão, mesmo que moderado, apresenta um efeito mensurável na frequência vibracional do íon La+3. A aplicação de uma pressão de apenas 1 GPa provocou um aumento na frequência de 3,1 cm−1 e 2,2 cm−1 para o LaFe4Sb12 e LaCo4Sb12, respectivamente. O efeito da pressão na frequência vibracional do íon La+3 e, consequentemente, no parâmetro de deslocamento atômico (ADP - atomic displacement parameter), abre a possibilidade do uso de pressões moderadas como uma forma de atuar controladamente sobre a condutividade térmica de escuteruditas ternárias e outros compostos termoelétricos de estrutura aberta. Posteriormente, realizou-se um estudo sobre o efeito da aplicação de altas pressões no composto CoSb3. Esse estudo tem como principal objetivo investigar a reação de autoinserção exibida pelo CoSb3 em altas pressões. Esse efeito consiste no colapso de átomos de antimônio para o interior da cavidade da estrutura da escuterudita, que assume a forma SbxCoSb3−x. Essa reação, inédita na literatura, foi descoberta por Kraemer et al6,7 e recentemente observada em outras escuteruditas binárias.8 Para o estudo da reação de auto-inserção no CoSb3, a estrutura da fase SbxCoSb3−x foi otimizada em diferentes pressões. Após, foi calculada a energia de ativação da reação de auto-inserção em diferentes pressões, usando-se o método NEB (Nudged Elastic Band). Observou-se uma diminuição na barreira energética da reação de auto-inserção com o aumento da pressão. Mais especificamente, os valores calculados para a energia de ativação da reação de auto-inserção a 0, 20 e 40 GPa foram, respectivamente, de 5,6, 2,9 e de 1,6 eV. A redução da energia de ativação com o aumento da pressão é compatível com a observação experimental da formação dessa fase acima de 20 GPa, à temperatura ambiente. Os valores obtidos para o ADP do átomo de Sb hóspede na fase de auto-inserção SbxCoSb3−x, nas direções [011], [111] e [211], foram, respectivamente, de 0,00139 Å2, 0,00122 Å2 e 0,00119 Å2. Os valores calculados são semelhantes aos valores de 0,00162 Å2 e 0,00124 Å2 que foram calculados para o íon La+3 nas escuteruditas ternárias LaFe4Sb12 e LaCo4Sb12.1,9,10 Assim, é de se esperar que a fase SbxCoSb3−x apresente uma redução na condutividade térmica por fônons, compatível com o observado em outras escuterutidas ternárias. Espera-se ainda que os defeitos gerados pela migração do átomo de Sb para o interior da cavidade contribuam para uma redução ainda maior na condutividade térmica por fônons e, consequentemente, para um aumento no fator de mérito termoelétrico da fase de auto-inserção. / In recent years, interest has grown for compounds with skutterudite structure, especially due to its excellent thermoelectric properties. These compounds exhibit a large cavity around the 2a site, which can be totally or partially filled with guest species. The major effort in the investigation of the skutterudite material, particularly for thermoelectric applications, centers on the fact that the atoms inserted into the cage rattle around their equilibrium position with large amplitudes, promoting a reduction in thermal conductivity and making these compounds excellent candidates for use in thermoelectric devices. Modifications in the cavity structure as well as applying pressure in ternary skutterudites change the vibrational frequencies of the guest species and, consequently, the thermal conductivity of these compounds. In this context, in this work it was carried out a study, based on first-principles calculations, to verify the influence of substituting Fe for Co on the La vibrational frequency in the filled ternary skutterudites LaFe4Sb12 e LaCo4Sb12. Substituting Fe for Co in the cage framework caused an increase in La vibrational frequency from around 76 to 98 cm−1. The influence of substituting Fe for Co in La vibrational frequency is indirect, as it was found that the La vibrational frequency is linearly dependent on the La-Sb distance, which in turn is affected by substituting Fe for Co. Furthermore, a study was conducted to evaluate the effect of pressure on the La vibrational frequency in LaFe4Sb12 e LaCo4Sb12. In this study it was observed that an increase in pressure, even moderate, have a measurable effect on the La vibrational frequency. An increase of only 1 GPa causes an increase in frequency of 3.1 cm−1 and 2.2 cm−1 in LaFe4Sb12 and LaCo4Sb12, respectively. The effect of pressure on the La vibrational frequency and, consequently, on the atomic displacement parameter, points to the possibility of using even moderate pressures as a way to act controllably on the lattice thermal conductivity of ternary skutterudites and other similar open framework thermoelectric materials. A study on the effect of the application of high pressures on the CoSb3 skutterudite was also carried out. This study aims to investigate the pressure-induced self-insertion reaction of CoSb3. This reaction occurs due to the self-insertion of Sb atoms into the cages of CoSb3, which takes the form SbxCoSb3−x. This reaction, unprecedented in the literature, was discovered by Kraemer et al6,7 and was also recently observed in other binary skutterudites.8 To study the pressure-induced self-insertion reaction of CoSb3, the structure of the phase SbxCoSb3−x was optimized at different pressures. After, the activation energy of the self-insertion reaction was estimated at different pressures, using the NEB (Nudged Elastic Band) method. There was a decrease in the energy barrier for the self-insertion reaction with increasing pressure. More specifically, the calculated values for the activation energy of the self-insertion reaction at 0, 20 e 40 GPa were 5.6, 2.9 and 1.6 eV, respectively. The reduction of activation energy with increasing pressure is compatible with the experimental observation of the formation of this phase at pressures greater than 20 GPa at room temperature. Finally, the vibrational frequency and the ADP of guest Sb in SbxCoSb3−x at room pressure were calculated. The values obtained for the ADP of the guest Sb atom in the directions [011], [111] and [211] were 0.00139 Å2, 0.00122 Å2 and 0.00119 Å2, respectively. The calculated values are similar to the values (0.00162 Å2 and 0.00124 Å2) that were calculated for La in the ternary skutterudites LaFe4Sb12 and LaCo4Sb12. Thus, it is expected that SbxCoSb3−x exhibits a reduced phonon thermal conductivity, compatible to that observed in other ternary skutterudites. Moreover, it is expected that the defects created by the collapse of some framework Sb atoms into the cages contribute to a further reduction in the phonon thermal conductivity, thus increasing the thermoelectric figure of merit of SbxCoSb3−x.

O estudo do escoamento ao redor de corpos submersos tem sido foco atual de muitas pesquisas. Em especial, escoamentos ao redor de obstáculos rombudos constituem sistemas de grande interesse prático em vários campos da engenharia e outras ciências como, por exemplo, na engenharia automobilística, na concepção de edificações submetidas à ação do vento, no estudo de correntes fluviais e marítimas sobre pilares de pontes, em risers, cabos de ancoragem e plataformas de captação de petróleo. O presente trabalho teve como objetivo principal o estudo por Simulação Numérica Direta do escoamento ao redor de um cilindro com dois graus de liberdade, submetido a Vibração Induzida por Vórtices (VIV), buscando o esclarecimento a cerca dos fenômenos tridimensionais de formação e evolução do escoamento em função da interação fluido-cilindro. As equações de Navier-Stokes e da continuidade são resolvidas numericamente usando esquemas de diferenças finitas compacto de sexta ordem na discretização espacial, em associação com um método de representação das fronteiras do cilindro, denominado Método de Fronteiras Imersas. Inicialmente foram realizadas simulações para os casos de cilindro fixo e em movimento forçado, onde os resultados mostraram que o código computacional consegue modelar satisfatoriamente os fenômenos físicos de acordo com os resultados encontrados na literatura. Para as simulações com cilindro fixo, em movimento forçado e em VIV, nota-se que as estruturas do escoamento tridimensional apresentam modos com comprimentos de onda alterados em função do movimento imposto. Os resultados das simulações em VIV com dois graus de liberdade, para Re = 1250 mostraram que as estruturas tridimensionais do escoamento sofrem significativas alterações espaciais e temporais em função dos parâmetros do modelo dinâmico. Foram identificados diferentes fenômenos de formação e emparelhamento dos vórtices que são modificados em função das condições impostas ao modelo massa-mola amortecimento. / The study of flow around submerged bodies has been the focus of many researches. In special, the flow around bluff bodies are systems of great practical interest in many fields of engineering and other sciences, e.g., the flow around vehicles, buildings submitted to the action of the wind, river and sea currents over pillars of the bridges, risers and cables in the oil platforms. The present work aims to study through Direct Numerical Simulation (DNS) the flow dynamics around a circular cylinder under Vortex-Induced Vibration with two degrees of freedom, searching for identify the changes in the three-dimensional structures of the street wake imposed by the interactions between the flow and the immersed cylinder. The simulations were performed using a sixth-order compact finite differences scheme associated to a Immersed Boundary Method (IBM) to represent the cylinder surface. Firstly, simulations of the flow around fixed and forced movement were accomplished. The computational code Incompact3d presented results in agreement with the literature. The validation of the code shown that is possible to obtain satisfactory results relate to the street wake behind cylinder and the force coefficients are in agreement with others experimental and numerical works. In case of free oscillating cylinder, several changes in the three-dimensional vortex shedding modes are observed as the parameters of the oscillating dynamic model was changed. It was observed that different three-dimensional structures are formed in the wake depending on the initial conditions of the mass-stiffness damping model. The results of the simulations at Reynolds numbers equal to 1250 presenting some hydrodynamic phenomena as paring and turbulent structures in the flow that are modifying during the time and in the computational domain.

Este trabalho analisa as etapas de fabricação, por Forjamento em Matriz Aberta, de um eixo vazado em aço ABNT 4140 (~DIN número 1.7225, grau 42CrMo4), com auxílio da simulação numérica computacional utilizando o software PEP/LARSTRAN. Com base nos resultados de simulação obtidos foram feitas alterações no modelo e adaptações nas simulações numéricas, visando a obtenção de um processo confiável. A estratégia final desenvolvida por simulação se tratou de um forjamento de todo o perímetro do diâmetro externo da pré-forma e subsequente avanço longitudinal do ferramental para repetir o mesmo ciclo de forjamento. Esta estratégia de forjamento foi utilizada para realizar um forjamento de um eixo piloto, no qual ocorreu o forjamento do eixo a 1200 °C, a uma velocidade de 80 mm/s, com recalque de 20 mm por batida. O resultado obtido foi um eixo com alongamento Δl = 77% sem deformação significativa do diâmetro interno. Os resultados obtidos estão relativamente de acordo com a simulação numérica computacional. / This paper analyzes hot forging steps of a hollow shaft by the open die forging process. The study was aided by numerical simulation using the software PEP/LARSTRAN. The material used was a steel ABNT 4140 (~DIN number 1.7225, grade 42CrMo4). The proposed process was simulated and optimized sequentially. That means several changes in the numerical model and simulation in order to obtain a feasible process. The final strategy developed by simulation was forge initially the entire perimeter of the preform with its outer diameter and subsequently forward longitudinally with the same tools to repeat the complete forging cycle. The tool set was a flat upper die and a V-profile lower die. A pilot shaft was forged to test the final forging strategy developed by simulation. The physical experiment was carried out with the workpiece at 1200 °C. The tool speed was 80 mm/s and the stroke was 20 mm per blow. It was obtained 77% final elongation of the part without significant deformation of internal diameter. The experimental results are in relatively good agreement with the numerical simulations.

Lentes gravitacionais são uma ferramenta importante para uma variedade de,aplicações astrofísicas e cosmológicas. Em particular, arcos gravitacionais' produzidos por aglomerados de galáxias podem ser utilizados para investigar a distribuição central, de massa destes. Desta forma, eles podem fornecer informações indiretas sobre a cosmologia e a formação de estruturas. Sondagens futuras de grande campo com.excelente qualidade de imagem, como o Dark Energy Survey, fornecerão grandes amostras de sistemas de arcos gravitacionais, permitindo a realização de vários estudos estatísticos. Devido às grandes áreas, algoritmos de detecção e caracterização de arcos são absolutamente necessários. Além disso, é extremamente importante desenvolver métodos de pré-processamento de imagens que evidenciem estes objetos • de interesse em meio a outros objetos e à luz difusa das galáxias que estão à' sua volta. Neste trabalho apresentamos ferramentas relacionadas ao pré-processamento, simulação e caracterização de arcos gravitacionaià em imagens de aglomeradoS de galáxias. A primeira dessas ferramentas, chamada PAINTARCS, realiza simulações de objetos, com , morfologia de arcos, utilizando uma prescrição simples para a forma do arco, no qual esta é dada pela deformação de uma elipse sobre um segmento de arco de círculo, e os adiciona a imagens de aglomerados de galáxias. A segunda ferramenta, denominada ARCFITTING, utiliza a mesma expressão analítica que descreve os arcos no PAINTARCS para ajustar os parâmetros do arco a partir de uma imagem. Este método leva em conta a distribuição .de brilho dos arcos e foi desenvolvido para fornecer medidas mais robustas. Resultados do ARCFITTING mostram'que os arcos gerados pelo PAINTARCS são minimamente realistas para serem usados em simulações. Assim, uma importante aplicação dessas duas ferramentas e a simulação de arcos para os Data Challenges do Dark Energy Survey. A terceira ferramenta, chamada GALCLEAN, consiste em um método de pré-processamento de imagens de aglomerados de galáxias que subtrai de maneira automatizada a distribuição de brilho superficial das galáxias utilizando perfis de Sérsic. Esta ferramenta tem por objetivo evidenciar a eventual presença de arcos gravitacionais em meio a outros objetos da imagem. Para determinar a eficiência e o impacto do GALCLEAN realizamos um estudo sistemático da detectabilidade dos arcos em imagens simulàas de aglomerados de galáxias onde arcos com parâmetros conhecidos diferentes foram adicionados com o algOritmo PAINTARCS. Os resultados deste estudo indicam que o GALCLEAN apresenta um impacto maior na detectabilidade dos arcos para os casos de arcos de magnitudes mais tênues e aglomeradbs de alto desvio para o vermelho, embora introduza um grande número de detecções espúrias. O GALCLEAN também gera um catálogo com os parâmetros morfológicos e estruturais das galáxias subtraídas, que tem aplicações no estudo da estrutura e evolução das galáxias. Também apresentamos neste trabalho a sondagem de arcos gravItacionais SOAR Gravitational Arc Survey, um levantamento de 47 aglomerados de galáxias que tem como objetivo • de buscar novos sistemas de lentes gravitacionais e estudar a variação da eficiência do lenteamento forte em função do desvio para o vermelho do aglomerado, de forma a comparar os resultados com as expectativas teóricas. Os dados desta sondagem foram reduzidos e analisados. Identificamos nas imagens de 8 aglomerados, 16 candidatos a arco gravitacional. Estes resultados preliminares sugerem que 10% de aglomerados tem arcos, consistente com ' estudos anteriores da literatura. / Gravitational lensing is-an important tool for a variety of astrophysical and cosmological applications. In particular, gravitational ares produced by galaxy clusters can be used to investigate their central mass distribution. Therefore, they can provide indirect information about cosmology and structure formation. Wide field surveys with excellent image quality, such as the Dark Energy Survey, will provide large samples of gravitational arc systems, aliowing statistical studies. Due to thé large areal, automated algorithms for arc detectioh and characterization are absolutely necessary. Moreover, it is extremely important to develop meti ods for pre-processing images in order to enhance these objects of interest among other objects and. the difuse light of the gala,xies that surround thern. In this work we present tools related to pre-processing, simulation and characterization of gravitational ares in galaxy cluster images. The first tool, named PAINTARCS, simulates objects with arc morphology, using a sirnple prescription for the arc shape, which is given by the deformation of an ellipse into an are circle segment, and adds them to galaxy cluster images. The second tool, called ARcEITTING, uses the same analytical expression for arc shape as PAINTARcs to fit the arc parameters from an image. This rnethod takes into account the surface brightness distribution of ares and it was developed to provide more robust measurements. Results from ARGFITTING show that the ares created by PAINTARCS are minimally realistic to- be used in simulatiOns. Therefore, an important application of these tools is the simulation of ares for the Dark Energy Survey Data"Challen.ges. The third tool, .named GALCLEAN, consists in a method for pre-processing galaxy cluster images by subtracting the surface brightness distribution of galaxies in an automated way using Sérsic profiles. Gravitational lensing is-an important tool for a variety of astrophysical and cosmological applications. In particular, gravitational ares produced by galaxy clusters can be used to investigate their central mass distribution. Therefore, they can provide indirect information about cosmology and structure formation. Wide field surveys with excellent image quality, such as the Dark Energy Survey, will provide large samples of gravitational arc systems, aliowing statistical studies. Due to thé large areal, automated algorithms for arc detectioh and characterization are absolutely necessary. Moreover, it is extremely important to develop meti ods for pre-processing images in order to enhance these objects of interest among other objects and. the difuse light of the gala,xies that surround thern. In this work we present tools related to pre-processing, simulation and characterization of gravitational ares in galaxy cluster images. The first tool, named PAINTARCS, simulates objects with arc morphology, using a sirnple prescription for the arc shape, which is given by the deformation of an ellipse into an are circle segment, and adds them to galaxy cluster images. The second tool, called ARcEITTING, uses the same analytical expression for arc shape as PAINTARcs to fit the arc parameters from an image. This rnethod takes into account the surface brightness distribution of ares and it was developed to provide more robust measurements. Results from ARGFITTING show that the ares created by PAINTARCS are minimally realistic to- be used in simulatiOns. Therefore, an important application of these tools is the simulation of ares for the Dark Energy Survey Data"Challen.ges. The third tool, .named GALCLEAN, consists in a method for pre-processing galaxy cluster images by subtracting the surface brightness distribution of galaxies in an automated way using Sérsic profiles.

Desde a exploração até o planejamento de lavra, metodologias para quantificação do risco associado ao empreendimento mineiro podem melhorar drasticamente o processo de tomada de decisão. Pequenas variações nas condições de contorno de um projeto podem ter impacto significativo sobre o retorno final do mesmo. Dentro deste contexto, na mineração, a incerteza geológica é vista como um dos principais fatores que contribuem para o insucesso do projeto. A medição e gerenciamento do risco geológico na avaliação do projeto e tomada de decisão pode ser realizada em varias etapas do empreendimento mineiro, desde a quantificação dos recursos, sequenciamento de lavra até a exaustão das reservas. Além disso, a incerteza geológica pode ser traduzida no risco financeiro associado, proporcionando uma análise sobre a viabilidade econômica do empreendimento. A necessidade da quantificação da incerteza geológica já era reconhecida pela indústria de mineração desde a década de 1970, onde estimativas globais e locais eram consideradas insuficientes para a otimização do planejamento de produção, sequenciamento de lavra ou estratégias de homogeneização de pilhas. Desta forma, a simulação estocástica vem desempenhando um papel crucial na construção de modelos de incerteza de teores em depósitos minerais, proporcionando uma ferramenta para obter uma análise do risco associado. Este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de uma metodologia que contribua para a construção de cenários de planejamento de lavra e avaliação do impacto provocado pelas incertezas geológicas fornecidas a partir de modelos simulados. As respostas buscadas, usando a abordagem sugerida, compreendem a definição de uma metodologia para controle e planejamento de lavra incorporando a incerteza local associada ao minério, avaliando a sensibilidade do retorno financeiro e o impacto no planejamento de lavra, considerando variações e incertezas relacionadas ao modelo geológico e estimativa de teores. / From exploration to mine planning, methodologies for quantifying the risk associated with mining enterprise can dramatically improve decision making process. Small variations in the boundary conditions of a project may have significant impact on the final return of the same. Within this context, in mining, geological uncertainty is seen as a major factor contributing to the failure of the project. The need to quantify and manage the geological risk for project evaluation and decision making can be translated into the need to assess the geological risk of any parameter at all stages, from the resources quantification, mining sequencing to reserves exhaustion. In addition, the geological uncertainty can be translated into financial risk, providing an analysis of the economic feasibility of the project. However, the need for quantification of geological uncertainty was already recognized by the mining industry since the 1970, where local and global estimates were considered insufficient for the optimization of production planning, sequencing mining, strategies of homogenization. Thus, the stochastic simulation has played a crucial role in the construction of grade uncertainty models in mineral deposits, providing a tool to perform risk analysis. This study aims to develop a methodology able to contribute in building scenarios of mine planning and evaluation of the impact caused by geological uncertainties supplied from simulated models. Answers searched using the suggested approach include understand the definition of a methodology to control and mine planning incorporating the local uncertainty associated with the ore, assessing the sensitivity of financial return and mine planning considering variantions and uncertainty related to the geological model and grade estimation.

Edifícios são responsáveis por cerca de 40% da demanda global de energia. Para reduzir este consumo utilizando métodos de avaliação de energia (Energy Assessment – EA), as primeiras etapas de projeto arquitetônico (Early Architectural Design Stages – EADS) são especialmente adequadas para implementar medidas eficientes com a melhor relação custo-benefício. Para integrar a EA na EADS, dois desafios principais devem ser abordados simultaneamente: (a) a (não-)amigabilidade para arquitetos dos modelos computacionais e (b) a confiabilidade dos resultados. Para realizar ambos os objetivos, é apresentado neste trabalho um ambiente para o desenvolvimento de ferramentas de aferição de energia em EADS (Framework for Energy Assessment Tools in Early Architectural Design Stages –FORwArDS) e uma metodologia de validação, a validação relativa (Relative Validation – RV). FORwArDS possui três componentes: o modelo de entrada, o modelo de avaliação e o modelo de saída, mas o trabalho concentra-se na criação de um modelo de entrada simplificado (Simplified Input Model – SIM) através da redução de parâmetros, da criação de valores alternativos para os parâmetros escolhidos e, por fim, passos de simplificação matemática e geométrica. A estrutura aberta do ambiente permite uma ampla variedade de aplicações em pesquisa, prática e educação. A metodologia de validação proposta baseia-se no conceito de que a contextualização dos resultados obtidos representa a mais importante contribuição para a orientação de projeto no EADS. Este trabalho confronta pares de resultados, representando a mudança de projetos arquitetônicos similares originados em dois modelos de entrada diferentes, visando avaliar a precisão de seus correspondentes. No estudo de caso, um SIM, proveniente de um modelo de projeto detalhado, é criado de acordo com as regras de simplificação descritas no FORwARrDS. Os resultados são apresentados e analisados permitindo conclusões sobre as principais contribuições deste trabalho. O trabalho apresenta uma ferramenta útil para o desenvolvimento de metodologias de simplificação de modelos e EA para arquitetos durante EADS. / Today’s buildings are responsible for about 40% of the global energy demand. To reduce energy consumption by using Energy Assessment (EA) methods, the Early Architectural Design Stages (EADS) are especially suitable to implement the best cost-benefit measures. To integrate EA into EADS, two main challenges must be simultaneously tackled: (a) the architect-(un)friendliness of computational models and (b) the results’ reliability. To accomplish both goals a Framework for Energy Assessment Tools in Early Architectural Design Stages (FORwArDS) and a validation methodology, Relative Validation (RV), is presented. FORwArDS feature three components: Input Model, Assessment Model, and Output Model, but focuses on the creation of a Simplified Input Model (SIM) throughout parameters reduction, the creation of alternative values for the chosen parameters and exemplary mathematical and geometrical simplification steps. In the case study, a SIM is created according to the exemplary simplification rules described in FORwArDS, springing from a detailed project model; a validation procedure follows the proposed methodology. The results are presented, analyzed and conclusions are drawn regarding the framework’s and validation methodology’s contributions to the improvement of the EADS. The framework’s open structure and the applicability of the validation methodology to any simulation contribute to the discussion about the integration problems of energy assessment in EADS and present useful tools for the creation and test of model simplification methodologies and EA for architects during EADS.

Calamidades naturais são cada dia mais frequentes e a maior parte delas está relacionada aos danos ocasionados por tempestades severas. Desta forma, são necessários estudos que auxiliam tanto na compreensão desses fenômenos quanto na previsão dos mesmos para que sejam desenvolvidas estratégias mitigatórias e edificações cada vez mais preparadas para as adversidades meteorológicas. Intensas rajadas de vento provocam um dos principais danos provenientes de tempestades severas e podem ser originadas a partir de fenômenos tais como downbursts ou tornados. Downbursts são fenômenos meteorológicos que apresentam distinto perfil de velocidade de vento e turbulência que causam diversos acidentes no mundo e, por meio deste trabalho, verificou-se que são a causa de diversos acidentes também no Brasil, em especial na região da Bacia Amazônica, na Região Sul e Sudeste brasileira e na região próxima ao litoral do nordeste brasileiro. A previsibilidade de downbursts também é abordada nessa pesquisa; buscou-se verificar a relação existente entre altos valores do índice CAPE e baixos valores de CINE na ocorrência de ventos provenientes de downbursts, tendo sido constatado que esses índices não são eficientes se analisados de forma isolada na previsão de downbursts. Por fim, verificou-se que estudos mais aprofundados a respeito das ações de downbursts sobre edificações fazem-se necessários para o Brasil. Por fim desenvolveu-se uma revisão de literatura a respeito da simulação física e numérica do fenômeno, buscando gerar um embasamento teórico para futuros trabalhos nesta área. / Natural disasters are becoming more frequent every day and most of them are related to damages caused by severe storms, thus studies that help both in understanding these phenomena and in predicting are necessary to the development of mitigation strategies and to the development of building increasingly prepared to the weather adversity. Intense wind gusts are responsible for the major damage from severe thunderstorms and can arise from phenomena such as downbursts or tornadoes. Downbursts are meteorological phenomena that exhibit distinctive profiles of wind speed and turbulence causing many accidents in the world and through this work are found to be the cause of many accidents in Brazil too, especially in the Amazon Basin region in the South and Southeast Brazilian’s Regions and in the region next to the coast of Brazilian’s Northeastern. Predictability of downbursts is also addressed in this study, it was valued the relationship between high values of CAPE index and low values of CINE index for the occurrence of winds from downbursts, it was found that these index are not efficient when analyzed in isolation in predicting downbursts. Finally, it was concluded that more intensive studies on the effects of downbursts on structures are up needed in Brazil. Finally it was developed an investigation on literature about the physical and numerical simulation of this phenomena, seeking to generate a theoretical basis for future work in this area.

O amadurecimento, declínio e exaustão dos reservatórios petrolíferos comuns têm forçado a expansão das fronteiras exploratórias na indústria do petróleo em direção a projetos com contextos geológicos desafiadores ao mesmo tempo em que a economia torna-se cada vez mais marginal. Um dos desafios é mapear os tipos de rocha, ou fácies, de corpos geológicos compostos por elementos de geometria complexa dos reservatórios que deverão suprir a cada vez crescente demanda pela commodity. Um dos empregos do mapa de fácies é ser uma das entradas da simulação de fluxo, que subsidia relevantes estudos e tomadas de decisão durante o desenvolvimento do campo de petróleo, como por exemplo a otimização da quantidade e posição dos poços produtores e injetores. Um aspecto importante nas simulações de fluxo é como corpos geológicos com características permoporosas diferentes estão conectados entre si. Porém, como obter o mapa desses corpos intricados em face da incerteza proporcionada pelos dados esparsos de poços e de levantamentos sísmicos com resolução não muito menor do que os corpos que se pretende modelar? Este trabalho tem por objetivo responder essa questão avaliando a geoestatística multiponto para gerar, a partir dos dados disponíveis na fase exploratória, mapas equiprováveis de fácies de litotipos de um reservatório de petróleo. Foi empregado o algoritmo conhecido por SNESIM para executar simulações condicionadas a dados como perfis de poços, interpretações geológicas e levantamentos sísmicos, onde a forma dos elementos arquiteturais (ex.: canais distributários) foi reproduzida. Foram também apresentados e aplicados diversos controles de qualidade sobre as realizações e os resultados julgados satisfatórios. Este trabalho conclui que a geoestatística multiponto aproxima mais a modelagem geoestatística das geociências assim como acrescenta reprodução de geometrias e relações espaciais entre as fácies à capacidade de condicionamento aos dados das técnicas mais tradicionais. / The maturing, declining and exhaustion of common hydrocarbon reservoirs started to push the exploratory edge in industry towards projects within challenging geological contexts while economy turns more marginal. One such challenge is to map rock types, or facies, of geological bodies composed by elements of complex geometry in reservoirs due to supply the ever growing demand for the commodity. One application of a lithotype map is to serve as an input to the flow simulation, which subsidizes relevant studies and decision making during the oil field development, for instance, optimizing the number and position of producer and injector wells. One important aspect of flow simulations is how geological bodies with different permo-porosity characteristics are connected with each other. However, how to obtain the map of such intricate bodies in the presence of uncertainty emerged from sparse well data and seismic surveys with resolution not much smaller than the bodies to model? This work aims at answering this question by evaluating multiple-point geostatistics to generate, from data available at exploration phase, equiprobable lithotype maps of a hydrocarbon reservoir. An algorithm known as SNESIM was used to run simulations conditioned to data such as well logs, geological interpretation and seismic surveys, where the shapes of architectural elements (e.g.: distributary channels) were reproduced. Several quality controls were also presented and applied on the realizations and the results were deemed satisfactory. This work concludes that multiple-point geostatistics brings the geostatistical modeling closer to the geosciences as well as adds geometry reproduction and spatial relations between facies to the data conditioning capabilities of the more traditional simulation techniques.

Nesse trabalho, utilizando a teoria cinética, desenvolveu-se um modelo auto-consistente para o fluxo de elétrons na configuração de campos eletromagnéticos cruzados observada em magnetrons planares. Através desse modelo, derivado tanto para o limite relativístico quanto para o limite não relativístico, pôde-se compreender como os estados estacionários do fluxo são afetados quando modifica-se a temperatura de injeção dos elétrons, a densidade de carga no sistema e os campos eletromagnéticos externos. Com base nos resultados obtidos, caracterizou-se a transição em que o fluxo de elétrons passa do regime acelerador para o regime desacelerador, a transição em que o fluxo de elétrons passa do estado laminar para o estado turbulento e, além disso, caracterizou-se as possiveis transições entre os modos estacionários confinado, parcialmente confinado e não confinado. Todos os resultados obtidos do modelo cinético foram comprovados através de simulações computacionais em que os campos eletromagnéticos auto-consistentes foram levados em conta. / Using the kinetic description, a self-consistent model for the electron flow in the crossed electromagnetic field configuration observed in a smooth-bore magnetron was developed. Through that model, derived for both relativistic and nonrelativistic limit, it was possible to understand how the stationary states solutions for the electron flow change when the injection temperature, the charge intensity in the system, and the external electromagnetic fields were modified. Basing on the results, it was possible to characterize the regime transition (accelerating to space charge limited), the stability transition (laminar to turbulent flow) and the mode transitions (transitions between the modes: magnetic insulated, Child Langmuir, and non-cutoff). All the theoretical results were verified using self-consistent computer simulations.

As estruturas sanduíche são formadas por duas faces externas (geralmente feitas com fibra sintética e resina) e um núcleo no meio. Estas estruturas possuem elevada rigidez em flexão, resistência ao cisalhamento e à compressão, e um peso muito baixo. São muitas vezes produzidos por moldagem líquida, como a infusão. Neste trabalho, foi utilizada resina éster‑vinílica, manta e tecido de fibra de vidro e núcleos de PET e PVC, para obter estruturas sanduíche pelo processo de RTM Light. O principal objetivo desta tese é validar a utilização desse processo para a fabricação dessas estruturas utilizando combinações dos núcleos e da manta ou tecido nas faces. Buscou‑se também estudar numericamente, utilizando o software OpenFOAM, o processo de RTM Light para estruturas sanduíches, sobre o qual há pouco estudo na literatura. A resina éster‑vinílica apresentou propriedades adequadas para utilização nestes compósitos, como viscosidade intermediária e tempo de cura apropriado para o processo de RTM Light, sendo que sua pós‑cura teve um efeito importante nas propriedades finais dos compósitos. Os dois núcleos demonstraram propriedades similares, como resistência à compressão transversal e longitudinal, mas o PVC apresentou uma resistência ao cisalhamento superior ao PET. Quanto ao tipo de reforço, também foram obtidos resultados similares, mas o tecido apresentou uma maior resistência à flexão que a manta. A simulação numérica do processo possibilitou prever o comportamento da resina dentro do molde de tal maneira a identificar padrões de preenchimento, bem como regiões mais propícias à formação de vazios. Sendo, portanto, uma ferramenta importante na construção de moldes, definição dos parâmetros de processo e na escolha das matérias‑primas. / The sandwich structures are comprised of two external faces (usually made of synthetic fiber and resin) and a core in between. These structures have high stiffness in bending, shear and compression strength, with a very low weight. They are often produced by liquid molding, such as infusion. In this work, vynil‑ester resin, glass mats and cloths and PET and PVC cores were used to obtain sandwich structures by Light RTM process. The main objective of this thesis is to validate the use of this process for the manufacture of these structures produced with a combination of cores and mats/clothes on the faces. The study was also based on a numerical study of the RTM Light process using the OpenFOAM software, for sandwiches structures, about which very little is available in the literature. The vinyl ester resin showed suitable properties for use in these composites, such as intermediate viscosity and adequate curing time for the Light RTM process, and its post‑cure had an important effect on the final properties of the composites. Both cores showed similar properties, such as resistance the transverse and longitudinal compression, but PVC showed greater shear strength than PET. The two types of reinforcement also produced similar results, but the use of cloths increased flexural strength. Numerical simulation of the process enabled prediction of the behavior of the resin inside the mold in a way to identify the filling pattern, as well as regions more prone to void formation. Thus, being an important tool for mold construction, definition of process parameters and the selection of raw materials.