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

[pt] As simulações de redes elétricas são atualmente fundamentais para o setor elétrico. Uma de suas principais utilidades é permitir a análise de falhas e ocorrências, que eventualmente passariam despercebidas. Existe atualmente, uma grande variedade de algoritmos para realizar simulações de redes lineares, que correspondem à grande maioria dos testes realizados em uma rede elétrica típica, quando submetidos a situações usuais. Contudo, existem consumidores de grande porte que possuem cargas não-lineares com uma grande influência na rede que a alimenta. Sendo assim, torna-se necessário modelar esta carga não-linear para que possa ser inserida no simulador da rede elétrica. Este trabalho propõe um método para a formulação das equações de estado de redes não-lineares de forma sistemática. A formulação do problema é, neste caso, parte fundamental da sua solução, já que atualmente existem, comercialmente, algoritmos capazes de resolver equações diferenciais não-lineares, como as que serão abordadas. Este trabalho apresenta a simulação de uma rede elétrica contendo sub-redes lineares e sub-redes não-lineares, utilizando um modelo de linhas de transmissão a parâmetros distribuídos através de filtros digitais, permitindo a simulação da subrede linear em taxas mais baixas. / [en] Electrical network simulations are currently very important to the electricity sector. A major benefit from simulations is to permit a deeper insight into faulty network situations, that otherwise could eventually pass unnoticed. Currently, there are many algorithms that simulate linear networks, which comprise the majority of the tests done in a typical network, when subject to normal situations. However, there are large consumers, whose loads are nonlinear. These loads represent large influences to their power feeding network. Thus, it becomes necessary to model this nonlinear sub network so it can be inserted into the electrical network simulator. The purpose of this work is to develop a formulation approach for the nonlinear state equations that represents a nonlinear electrical network. The formulation of the network is, in this case, an essential part of the solution, since there are currently algorithms capable of solving nonlinear differential equations, like the ones that will be studied in this work.

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

[pt] Desde o final dos anos 90, o setor elétrico brasileiro vem passando por grandes reformas, cujos principais objetivos são aumentar a competição e a eficiência na alocação de recursos. Em função deste aumento de eficiência na alocação de recursos e devido ao consumo sazonal de energia no Brasil, foi estabelecida uma flexibilidade para as hidrelétricas conhecida como sazonalização. A sazonalização permite que, a cada ano, o agente de geração declare para o próximo ano o quanto é a energia mensal respeitando-se certos limites. Neste artigo, propõe-se um modelo de análise de decisão da sazonalização a partir da otimização da medida ômega, com restrições de valor em risco (restrição prática difundida na indústria). Para o cálculo desta medida, utiliza-se simulação dos preços de curto prazo. Aplica-se este modelo ao caso de uma pequena central hidrelétrica. Os resultados indicam que a decisão de sazonalização muda substancialmente quando há restrição de valor em risco, fazendo com que a decisão ótima fique mais próxima de uma alocação uniforme ao longo do ano. / [en] Since the late 1990s, the Brazilian electric power industry has undergone significant structural changes, the main objective being to increase competition and resources allocation efficiency. Due to this increase in efficiency and because of seasonal electricity consumption, there is the inclusion of a contractual flexibility, named seazonalization. This flexibility in the contract allows for the generation agent (hydroelectric plant) to choose the monthly electricity amount generated and supplied to the system, each year, within certain limits. In this work it is proposed a model for the analysis and decision of the best energy supply profile, for the twelve months of the contract time span, based on the optimization of the omega measurement, subjected to value at risk restrictions (restriction widely employed in the related industry). In order for this omega measurement to be employed, the simulation of short term prices is used, and the model then applied to a small hydroelectric generation facility. The results indicate that the seazonalization decision will change substantially when there are value at risk restrictions, forcing the optimal decision to be closer to a flat allocation throughout the year.

[pt] A geração de cenas realísticas de fenômenos naturais em tempo real é uma das mais importantes áreas de pesquisa para aplicações em jogos e simuladores. No início da computação gráfica para tempo real, a maioria das aplicações tratava a superfície da água como um plano com uma textura. Essa abordagem produz uma visualizaçãomuito pouco realística da superfície da água, além de não reproduzir o comportamento hidrodinâmico correto da água. Nesse contexto, muitos grupos de pesquisa desenvolveram técnicas para a visualização realística da superfície da água, contudo, a maioria desses trabalhos foca no processo off-line e poucos tratam da questão em tempo real. No entanto, os recentes avanços no desempenho do hardware permitiram a utilização de técnicas tradicionalmente usadas emoff-line para o escopo de tempo real, porém não há uma pesquisa-guia que descreva tais técnicas e faça uma análise comparativa das mesmas. Sendo assim, sem tal pesquisa-guia é muito difícil escolher a melhor técnica para um hardware específico ou se determinada técnica provê o controle de simulação necessário para uma aplicação específica.Nesse contexto, a presente pesquisa analisa as técnicas mais importantes para visualização e simulação de oceano em tempo real, utilizando a unidade de processamento gráfico como o processador principal. Além disso, ela realiza uma análise comparativa de desempenho de cada técnica e estuda os prós e contras delas. Ainda, alguns métodos off-line clássicos são adaptados para uso na GPU. / [en] The synthesis of realistic natural scenes in real time is one of the most important research areas for applications in games and simulators. In the beginning of real-time computer graphics, most of the applications treated water surface as a textured plane. This approach produces a very low realistic rendering of the water surface and does not reproduce the correct hydrodynamics behaviour of the water. So, a lot of research groups developed techniques for realistic water rendering, most of them for off-line processes and a few for real-time use. However, current improvementson hardware performance allow the usage oftraditional off-line techniques for real-time proposes, but there is no research work that describesthese techniques and makes a comparative analysis of them. Then, without this comparative analysis, it is very difficult to choose the best technique for a specific hardware or to decide if a particular technique provides the simulation control that a certain application needs.In this context, the present research work analyses the most important techniques for real-time ocean water simulation and visualization using the graphics processor unit as a main processor. Moreover, it makes a performance comparative analysis of each technique and analyses the pros and cons of them. Furthermore, some classic off-line methods are adapted for GPU use.

[pt] Fluxos de partículas em suspensão ainda são um desafio importante em muitas aplicações, tais como sedimentação, reologia e suspensões em leitos fluidizados. O acoplamento entre o fluxo da fase líquida e o movimento das partículas é o ponto central para a compreensão completa deste fenômeno. Além disso, o estudo da evolução da disposição das partículas na interface entre duas fases de fluido imiscíveis é também uma área de pesquisa muito importante, pois tal fenômeno ocorre em engenharia em muitos processos industriais, tais como transporte de pastas e a secagem de micro e nanocoberturas. Este trabalho propõe uma nova formulação baseada em domínios fictícios e multiplicadores de Lagrange que resolve as equações de Navier–Stokes e de corpo rígido para realizar a simulação do fluxo e da flutuação de partículas submersas em uma ou mais fases de fluidos imiscíveis. Para obtermos a solução discreta das equações utilizamos o método dos elementos finitos e uma abordagem totalmente implícita e acoplada. Esta formulação foi validada usando diferentes problemas de teste. Os resultados obtidos foram comparados com trabalhos anteriores e a concordância foi excelente. / [en] Flows with particles in suspension is still a challenging task important in many applications such as sedimentation, rheology and fluidized suspensions. The coupling between the suspending liquid flow and the particles’ motion is the central point in the complete understanding of these phenomena. Moreover, the study of the evolution of the configuration of particles at an interface between two immisible fluid phases is also a very important research area, since it occurs in many engineering and industrial processes like slurries transport and drying processes of micro and nano suspension coating. This work proposes a new fictitious domain formulation based on Lagrange multipliers that solves the Navier–Stokes and rigid body equations to perform the simulation of the flow and of the flotation of particles embedded on one or more immiscible fluid phases that we numerically discretize using a fully implicit and coupled finite element approach. The method is validated using different test problems. The results obtained are compared with previous works, and the agreement is excellent.

[pt] Uma máquina de busca precisa constantemente revisitar páginas Web para manter seu repositório local atualizado. Uma política de revisitação deve ser empregada para construir um escalonamento de revisitações que mantenha o repositório o mais atualizado possível utilizando os recursos disponíveis. Para evitar sobrecarga de servidores Web, a política de revisitação deve respeitar um tempo mínimo entre requisições consecutivas a um mesmo servidor. Esta regra é chamada restrição de politeness. Devido ao porte do problema, consideramos que uma política de revisitação é eficiente se o tempo médio para escalonar uma revisitação é sublinear no número de páginas do repositório. Neste sentido, quando a restrição de politeness é considerada, não conhecemos política eficiente com garantia teórica de qualidade. Nesta pesquisa investigamos três políticas eficientes que respeitam a restrição de politeness, chamadas MERGE, RANDOM e DELAYED. Fornecemos fatores de aproximação para o nível de atualização do repositório quando empregamos as política MERGE ou RANDOM. Demonstramos que 0,77 é um limite inferior para este fator de aproximação quando empregamos a política RANDOM, e apresentamos uma conjectura de que 0,927 é um limite inferior para este fator de aproximação quando empregamos a política MERGE. As políticas também são avaliadas através da simulação da execução destas políticas para manter o nível de atualização de um repositório contendo 14,5 milhões de páginas Web. Um repositório contendo artigos da Wikipedia também é utilizado nos experimentos, onde podemos observar que a política MERGE apresenta melhores resultados que uma estratégia gulosa natural para este repositório. A principal conclusão desta pesquisa é que existem políticas simples e eficientes para o problema de revisitação de páginas Web, que perdem pouco em termos do nível de atualização do repositório mesmo quando consideramos a restrição de politeness. / [en] A search engine needs to continuously revisit web pages in order to keep its local repository up-to-date. A page revisiting schedule must be defined to keep the repository up-to-date using the available resources. In order to avoid web server overload, the revisiting policy must respect a minimum amount of time between consecutive requests to the same server. This rule is called politeness constraint. Due to the large number of web pages, we consider that a revisiting policy is efficient when the mean time to schedule a revisit is sublinear on the number of pages in the repository. Therefore, when the politeness constraint is considered, there are no existing efficient policies with theoretical quality guarantees. We investigate three efficient policies that respect the politeness constraint, called MERGE, RANDOM and DELAYED. We provide approximation factors for the repository’s up-to-date level for the MERGE and RANDOM policies. Based on these approximation factors, we devise a 0.77 lower bound for the approximation factor provided by the RANDOM policy and we present a conjecture that 0.927 is a lower bound for the approximation factor provided by the MERGE policy. We evaluate these policies through simulation experiments which try to keep a repository with 14.5 million web pages up-to-date. Additional experiments based on a repository with Wikipedia’s articles concluded that the MERGE policy provides better results than a natural greedy strategy. The main conclusion of this research is that there are simple and efficient policies that can be applied to this problem, even when the politeness constraint must be respected, resulting in a small loss of repository’s up-to-date level.

Em sistemas de controle de tráfego veicular urbano existem diversas abordagens que lidam com o problema da redução do congestionamento de tráfego. Uma classe destas abordagens aplica a sincronização de semáforos a m de permitir que os veículos que viajam em um sentido possam passar diversos cruzamentos sem paradas. Este trabalho apresenta dois métodos de coordenação de agentes aplicados à sincroniza ção de semáforos. O primeiro método inspira-se em mecanismos de coordenação observados em insetos sociais e o segundo modela o problema de coordenação de semá- foros como um problema de otimização de restrições distribuído e faz sua resolução em tempo real utilizando mediação cooperativa. Inicialmente são apresentados conceitos básicos de sistemas de tráfego urbano, Swarm Intelligence e problemas de otimização de restrições. A partir dos conceitos iniciais, são apresentados os modelos propostos. Os resultados mostram que as abordagens propostas geram a coordenação entre os sem áforos sendo que o modo que os agentes estão coordenados pode mudar para se adaptar às mudanças nas condições do ambiente, gerando melhores condições de uxo de tráfego.

Este trabalho visa apresentar uma metodologia para modelagem de motoristas a serem utilizados em simulações de tráfego veicular discreto. Além da metodologia, será apresentada uma plataforma para implementação de motoristas, chamada DRIVER-DFW, baseada neste conceito. Inicialmente, serão apresentados alguns modelos de movimentação de veículos baseados no modelo de autômato celular Nagel–Schreckenberg. O modelo básico será apresentado juntamente com alguns de seus aperfeiçoamentos, que são os modelos utilizados no simulador ITSUMO, que por sua vez é utilizado como base para o trabalho. Além dos modelos de autômato celular, serão apresentados modelos de planejamento de rota, que se utilizam de várias heurísticas para a tomada de decisão dos motoristas. Destes, selecionou-se um para implementação e demonstração. Mostradas as etapas para composição do modelo completo de motorista, isto é, movimentação e planejamento, será apresentada a plataforma para implementação de motoristas desenvolvida neste trabalho. Esta separação é a base da plataforma DRIVER-DFW que é discutida com mais detalhes para auxiliar a compreensão do seu funcionamento. Além disso, é mostrado como a metodologia é aplicada na plataforma para implementação de motoristas DRIVER-DFW. Por fim, conclui-se que este trabalho apresenta uma alternativa bastante atraente para a implementação de modelos de motoristas, com uma metodologia e uma plataforma de desenvolvimento. Também são apresentadas as diretrizes para dar prosseguimento a este.

Ao longo dos anos houve um aumento considerável da complexidade das simulações o que tem motivado intensa pesquisa com o intuito de possibilitar uma analise mais adequada e efetiva dos dados gerados pelas mesmas. A elaboração de modelos bem como sua verificação e validação também são alvos passíveis de aprimoramento, podendo levar ao desenvolvimento de uma serie de recursos que podem revolucionar a atividade de simulação em pouco tempo. Há também uma tendência de use crescente de representações gráficas bem como de animações na simulação, respaldada pelo maior poder de processamento alcançado pelas estações de trabalho recentemente. A presente dissertação consistiu no projeto e implementação de um ambiente de simulação visual interativa chamado VISE (de Visual Interactive Simulation Environment). Este ambiente utilizou a linguagem SIMSCRIPT como ferramenta de modelagem e oferece uma serie de recursos de interação, controle e visualização com o intuito de facilitar e potencializar a atividade de simulação. / Recent years have seen a considerable increase on the complexity of simulations. This growing complexity is the motivation for an intense research on more adequate and effective tools for the analysis of data generated by simulations. The activities of building, verifying, and validating simulation models are also important targets of improvement, leading to the development of various facilities that may cause a revolution in the simulation field in very short time. There is also a trend towards the increasing use of graphical representations and animations in simulation, motivated and supported by the higher processing capabilities of present workstations. The present work consisted in the specification, design and implementation of a visual interactive simulation environment called VISE. This environment uses the SIMSCRIPT simulation language as modeling tool and offers various interaction, steering, and visualization facilities aiming at an easier and more powerful simulation activity.