We found universal laws for the spectrum of two-dimensional three-body systems, composed by two identical particles and a distinct one (AAB). These universal laws appear when the potential range (r_0) is much smaller than the size of the system. In two dimensions this condition is formulated as (E2 is the two-body energy and ? is the reduced mass). The zero range model, which is very appropriated to establish the universal laws, is introduced through the ?-Dirac potential. We derive the corresponding two-dimensional Faddeev equations for the three-body system and solve them numerically in momentum space. Our results showed that the three-body binding energy monotonically increases with the two-body binding energy, and such dependence is more pronounced than the mass variations. We found that the three-body energy depends logarithmic on the two-body energy for large values. Furthermore, been m=mB/mA the ratio between the masses of the B and A particles, the three-body energy is mass-independent for m ? ? and increase without bounds for m ?0. The limit of two non-interacting identical particles is also studied in the AAB system. We found that the two-dimensional three-body system always support at least two bound states and more bound states appear for m<0.22. Finally, we analyze the particular limit of m ?0 using the adiabatic approximation. This approximation can be used to study the three-body system in two-dimensions with an accuracy better than 10% compared to the solutions of the Faddeev equations, for m ? 0.01.

Com o objetivo de especificar o Teste experimental de Balanço Térmico (TBT) para a Maquete Térmica, ou Termoestrutural (STM) do ITASAT-1 esse trabalho apresenta o desenvolvimento de um modelo para verificação, validação e refinamento do projeto de controle térmico deste programa de satélite. Os itens abordados são: aquisições de cargas térmicas preditas pelo do modelo numérico anteriormente concebido (onde, para sua utilização, é necessária uma seleção de casos críticos), a escolha de um circuito elétrico para ligação dos aquecedores, a especificação destes que cobrirão a superfície do STM, a distribuição de potencia por aquecedor sobre os painéis, a aplicações das cargas orbitais médias e transitórias, e a validação do modelo baseado na comparação das temperaturas previstas para o ambiente laboratorial (de TBT) por simulações com as temperaturas previstas para voo. Para que todas essas tarefas fossem possíveis, o modelo numérico do projeto térmico para voo foi aproveitado em grande parte. Foram excluídos alguns elementos do modelo original cujos itens físicos não farão parte do teste, previsto para ser realizado numa câmara de termovácuo, e foram adicionados os aquecedores. Essas modificações não trouxeram distorções significativas quanto à simulação dos casos críticos previstos para voo. Referindo-se à câmara, suas paredes negras e criogênicas simulam o espaço como sumidouro de calor e foram modeladas considerando-as como um cilindro com medidas internas de Ø1 x 1m e fechadas com duas tampas nas extremidades (topo e fundo). A condição de contorno foi ajustada inicialmente com uma temperatura fixa de 100K. Posteriormente foram introduzidos estudos comparativos para outra câmara com um tamanho de Ø3 x 3m. Uma variação na temperatura foi aplicada numa taxa de resfriamento das paredes de 1,0 e 1,2C por minuto para diminuição do tempo previsto para o teste. Os resultados com a câmara maior (Ø3 x 3m) ofereceram maior fidelidade ao modelo. Outras mudanças foram inseridas nas análises: nas propriedades termoópticas para oferecer outra opção para o teste, e no ajuste de valor para a condutância de contato dos aquecedores que apresentaram pouca diferença em comparação com o valor utilizado na simulação orbital para células solares. Também é apresentada no trabalho, uma sugestão de disposição física do satélite dentro da câmara e suporte para içamento. Finalmente é apresentado um perfil de teste com tempo de teste previsto para 34,7 horas, e as programações dos aquecedores as quais são apresentadas no Apêndice 2. Então, com todos esses pontos discutidos, foi possível ter uma boa visualização de previsão do arranjo para futura simulação experimental e validação do subsistema de controle térmico do projeto ITASAT-1.

Neste trabalho propomos um novo método para determinar a temperatura rotacional a partir de um espectro ro-vibracional quando uma única distribuição de Boltzmann é insuficiente. Esta temperatura é uma estimativa da temperatura do gás e, este parâmetro está relacionado às taxas de reações físico-químicas que ocorrem no plasma. Nosso procedimento é baseado em uma forma de estatística conceitualmente bem estabelecida que foi desenvolvida por C. Tsallis. Estudamos o Primeiro Sistema Negativo da molécula de nitrogênio e o Segundo Sistema Positivo de seu íon molecular ( que ocorrem em plasmas frios. Nossos resultados indicam que uma única distribuição de equilíbrio de Tsallis é capaz de descrever a ocupação dos níveis rotacionais dos sistemas estudados, mesmo quando classicamente são necessárias mais de uma distribuição de equilíbrio de Boltzmann. Nossos resultados mostram que a temperatura obtida por esta nova abordagem (TS) coincide com aquela escolhida como estimativa da temperatura rotacional através do método de combinação linear de distribuições de Boltzmann. Numericamente, reduzimos o número de parâmetros livres para: a temperatura do sistema TS e o parâmetro entrópico q. Conceitualmente atribuímos apenas uma temperatura aos sistemas estudados. Esta nova forma de interpretar a ocupação dos níveis rotacionais, baseada na estatística não extensiva de Tsallis, pode ser usada em outros tipos de moléculas, o que facilitaria a estimativa da temperatura em outros tipos de plasmas frios moleculares.

This work presents the numerical investigation of temperature measurement error using thermocouple for different configurations utilizing a computational tool based on finite element method (Galerkin Method). The numerical code performs a two-dimensional analysis while most of the analytical models are one-dimensional. The results are then compared with the analytical, experimental and some numerical results obtained through the finite difference method. In this work five configurations are analysed: in the first configuration the error is analysed when the thermocouple is placed on a surface of a large dimensions body with an insulated wall except at the thermocouple contact region. In this configuration a technique to reduce the error in the temperature measurement is also presented. The second configuration shows the temperature measurement error when the thermocouple is embedded in a solid with constant heat flux over the opposing wall. The third configuration presents the influence of the role in a solid with a constant heat flux on the opposing surface. In the fourth configuration the temperature measurement error is investigated when the thermocouple is placed inside solids varying the depth of the thermocouple insertion for different types of materials error is analysed when a thin flat plate is surrounded either side by fluids at measurement error is analysed when a thin flat plate is surrounded either side by fluids at different temperature. The simulation were performed in a steady-state condition for all configurations and it was observed that the error is high when the thermal conductivity of the body is low and the heat transfer coefficient over the thermocouple is high. On the other hand the error is reduced when the thermocouple radius is small and also when the body dimension is large.

Foi desenvolvido um modelo para projetos de controle térmico de satélites, onde se busca a acurácia nas predições de temperaturas e demais parâmetros inerentes ao projeto térmico. Tal modelo abrange análises experimentais e processos de otimização, sendo estes baseados no desenvolvimento de uma nova plataforma. A aplicação do modelo foi realizada em um satélite com controle de atitude estabilizado em três eixos e, no caso em estudo, o satélite Amazonia-1 foi tomado como referência. Em relação às análises experimentais, a determinação das propriedades efetivas de mantas térmicas compostas por isolantes de múltiplas camadas (MLI) e, também, a determinação da condutância térmica transversal de painéis estruturais compostos do tipo honeycomb foram realizadas. Com base nos resultados do teste do honeycomb, avaliou-se qual modelo analítico melhor se ajusta aos resultados experimentais, assim como qual a melhor estratégia de se modelar um painel deste tipo. Os resultados experimentais serviram como dados de entrada na elaboração do modelo térmico matemático do satélite, modelo este em que a configuração do projeto térmico do satélite foi avaliada e definida. Após a definição do projeto térmico, trabalhou-se na otimização do mesmo, visando reduzir, ou até mesmo eliminar, o consumo de potência elétrica por parte dos aquecedores, sendo que este recurso é extremamente valioso em missões espaciais. O processo de otimização foi fundamentado na utilização do algoritmo M-GEO, integrado com os softwares de análise térmica ThermalDesktopTM, RadCAD e SINDA/FLUINT através da interface de controle estabelecida no aplicativo MS Excel. Nas análises visando à otimização, a utilização de aletas como coletores solares foi considerada, assim como a determinação dos melhores revestimentos e áreas para os radiadores. Com base nos resultados obtidos, demonstrou-se que o consumo de potência elétrica pode reduzir-se consideravelmente ou, até mesmo, ser eliminado em alguns casos, tendo como ferramenta de trabalho a nova plataforma.

O presente trabalho apresenta a comparação numérica entre dois tipos de radiadores de calor para aplicações espaciais: o radiador plano (convencional) e o radiador aletado. Projetados para atuar no controle térmico passivo de satélites, estes dispositivos rejeitam o calor gerado pelos componentes eletrônicos e minimizam a absorção de calor proveniente de fontes externas (especialmente do Sol) com o objetivo de manter a temperatura dos componentes do satélite dentro de suas respectivas faixas de operação. Com esta finalidade, foram desenvolvidos dois algoritmos em FORTRAN para a solução do sistema de equações não lineares que governam o acoplamento condutivo-radiativo presente em cada radiador. Estas equações foram discretizadas bidimensionalmente pelo Método dos Volumes Finitos e o sistema resultante foi resolvido com a aplicação do Tri-Diagonal Matrix Algorithm combinado com um processo iterativo. Os resultados numéricos obtidos demonstram que o radiador aletado possui maior capacidade de rejeição de calor em comparação com o radiador plano para as configurações dimensionais adotadas. As simulações realizadas também mostram que a degradação das propriedades termoópticas acentua o aumento das temperaturas no radiador. Por fim, são apresentados os perfis de temperaturas de ambos os radiadores estudados em condições críticas de operação.

Macro properties of cold atomic gases are driven by few-body correlations, even if the gas has thousands of particles. Quantum systems composed of two and three particles with attractive zero-range pairwise interactions are considered for general masses and interaction strengths in two and three dimensions (2D and 3D). The Faddeev decomposition is used to derive the equations for the bound state, which is the starting point for the investigation of universal properties of few-body systems, i.e. those that all potentials with the same physics at low energy are able to describe in a model-independent form. In 2D, the number of bound states in a three-body system increases without bound as the mass of one particle becomes much lighter than the other two. The analytic form of an effective potential between the heavy particles explains the mass-dependence on the number of bound energy levels. An exact analytic expression for the large-momentum asymptotic behavior of the spectator function in the Faddeev equation is presented. The spectator function and its asymptotic form define the two- and three-body contact parameters. The two-body parameter is found to be independent of the quantum state in some specific 2D systems. The 2D and 3D momentum distributions have a distinct sub-leading form whereas the 3D term depends on the mass of the particles. A model that interpolates between 2D and 3D is proposed and a sharp transition in the energy spectrum of three-body systems is found.

Para se estudar o fenômeno da combustão supersônica é necessário utilizar equipamentos para ensaios em solo, tais como túneis de choque, aceleradores de massa e geradores de ar viciado. Para este fim, está sendo instalado no Instituto de Estudos Avançados (IEAv/DCTA) uma bancada de ensaio de combustão supersônica do tipo diretamente conectada, composta por um gerador de ar viciado (GAV) acoplado a um bocal supersônico. Esta bancada estava instalada inicialmente no Laboratório de Combustão e Propulsão (LCP/INPE), mas foi desativada. Uma bancada similar a esta, com melhorias, está sendo montada no IEAv a fim de contribuir o estudo da combustão supersônica que ocorre no combustor do Veículo Hipersônico Aeroespacial 14-X, que está em desenvolvimento neste Instituto. O escoamento de ar na saída da bancada deverá simular as mesmas condições do escoamento após as ondas de choque formadas pela parte frontal do veículo voando em velocidades hipersônicas. Estas condições são aquelas encontradas na entrada no combustor do scramjet (estato-reator a combustão supersônica), cujas principais características são: velocidades supersônicas e a alta temperatura. De forma a simular este fluxo supersônico, o ar é aquecido por combustão no interior do GAV, enriquecido com oxigênio e acelerado através da tubeira. Este escoamento deve apresentar as propriedades desejadas para o ensaio, além de conter os produtos da combustão, sendo por este motivo chamado de ar viciado, mantendo a mesma proporção de oxigênio da atmosfera. Para isto ocorrer, deve-se avaliar as condições do escoamento ao longo de toda a bancada, de forma a encontrar a melhor razão de equivalência entre os reagentes utilizados para aquecer o ar no GAV para manter a proporção especificada de oxigênio na saída da bancada, bem como determinar a geometria necessária da tubeira para que o escoamento seja acelerado até a velocidade desejada. Neste trabalho é apresentada uma metodologia para este estudo que analisa os processos de combustão no interior do GAV e da injeção de oxigênio suplementar, como também a aceleração através da tubeira considerando dois modelos de gás: caloricamente perfeito e congelado (frozen). Com este estudo será possível ajustar e controlar as condições do escoamento na saída do bocal supersônico, de forma a simular o ar que entra no combustor do 14-X quando em voo, permitindo assim o desenvolvimento das pesquisas da combustão supersônica no interior do motor scramjet.

Este trabalho teve como objetivo desenvolver um filme de material composto de (Ni+Nb) para revestimento do titânio, utilizando a técnica de eletrodeposição de materiais compostos seguida de tratamento térmico, visando a minimização dos efeitos da oxidação em altas temperaturas. O filme foi eletrodepositado galvanostaticamente utilizando um banho de Watt contendo partículas de Nb (<20m) suspensas na solução eletrolítica em densidade de corrente de -20 mA/cm. Essa densidade de corrente foi definida como sendo a mais adequada a partir dos ensaios de potenciometria em corrente zero (OCP), voltametria cíclica e cronopotenciometria. Posteriormente o titânio com o filme (Ni+Nb) foi submetido a um tratamento térmico em atmosfera de N2 na temperatura de 700C por 4 horas para promover a interdifusão entre o filme e o substrato. A caracterização morfológica, as análises semiquantitativa dos elementos e das fases presentes no titânio, com e sem o filme de (Ni+Nb), foram realizadas utilizando Microscopia eletrônica de varredura (MEV), Espectroscopia por Dispersão de Energia de Raios X (EDX) e Difração de raios X. Baseado nas informações das análises realizadas, foi comprovada a interdifusão de Ni e Ti entre o filme eletrodepositado e o substrato, e a formação de compostos intermetálicos como Ni0,5Ti0,5NbO4, Ni3Ti e NiTi na superfície do titânio. Superfícies de titânio, com e sem o filme de (Ni+Nb), foram submetidas a um tratamento térmico em atmosfera oxidativa na temperatura de 800 C por 6 horas. Após os experimentos de oxidação a quente foram realizados MEV, EDX, difração de raios X e ensaios de ganho de massa das superfícies oxidadas. Concluiu-se que o filme de (Ni+Nb) minimiza a oxidação do titânio em cerca de 60% em relação ao titânio somente polido.

Este Trabalho apresenta um ciclo completo de desenvolvimento incluindo manufatura, instalação e testes de uma Superfície Óptica Refletora conhecida na literatura como Optical Solar Reflector - OSR, utilizadas como radiador térmico de satélites. O OSR é basicamente um espelho de segunda superfície composto por uma lâmina de borossilicato ou sílica fundida, com um filme fino de prata depositado na face não exposta ao ambiente espacial. Esses radiadores são utilizados em determinadas partes do satélite para a rejeição de calor para o meio espacial. No Brasil utiliza-se, no lugar de OSR, superfícies pintadas com tinta branca que, embora de custo menor, sofrem degradação das propriedades ópticas quando expostas ao ambiente espacial, e por consequência aumentando a temperatura interna do satélite no final de sua vida útil. Este projeto visa oferecer uma alternativa para substituição da tinta por esse modelo de radiador, considerando suas características de baixa degradação ao longo da vida orbital do satélite. No processo de manufatura do OSR, utilizou-se o borossilicato com 115m de espessura e o filme metálico foi depositado pelo processo Electro Beam de deposição de filme fino utilizando-se o equipamento do CTE-INPE. Tendo o OSR fabricado, foram pesquisados alguns tipos de adesivo para a fixação dos mesmos no satélite, sendo considerada tanto a adesão a resistência a dilatação e contrações térmicas devido aos ciclos térmicos no qual o satélite é exposto durante a sua vida orbital. Um radiador simples foi montado em uma placa de alumínio e foram submetidos a testes de vibração, medidas de absortividade ( S) e emissividade ( IR , e testes vácuo-térmico e de choque térmico. Estes testes comprovaram as boas propriedades termo ópticas do refletor, e validaram a aderência da prata no borossilicato, assim como a aderência da cola escolhida para a fixação dos OSR';s na estrutura do satélite. Todos os testes foram executados no Laboratório de Integração e Testes do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (LIT- INPE).