Tese de mestrado integrado. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012

Tese de doutoramento. Engenharia Civil. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012

A eficiência de motores a combustão está diretamente relacionada a mistura dos reagentes. O que é muito desejado em todos os sistemas, inclusive em sistemas aeroespaciais onde a combustão ocorre de forma contínua como nos motores a jato, motores de foguete, ramjet e scramjet. No caso do scramjet a combustão ocorre em regime supersônico e conhecer como os dois fluidos se misturam na câmera de combustão é muito importante pois o tempo de residência na câmera é muito reduzido, aumentando a importância de uma mistura homogênea para a eficiência da combustão. Em determinados casos pequenas pertubações em um jato vão se amplificar podendo ocasionar a transição do escoamento laminar para turbulento. O que é desejado visto que escoamentos turbulentos são caracterizados pela grande capacidade de mistura. No presente trabalho estudamos a estabilidade de jatos coaxiais composto por dois fluídos com pequenas pertubações na base para escoamentos supersônicos para casos bidimensionais e tridimensionais. O escoamento foi investigado utilizando simulação numérica e a teoria de estabilidade linear, os resultados de ambos os métodos foram comparados, casos com pertubações bidimencionais e tridimencionais foram analizados. As simulações numéricas foram realizadas utilizando diferenças finitas de alta ordem de precisão para a discretização espacial. A integração temporal foi feita utilizando o método de Runge-Kutta de quarta ordem. Os resultados de ambos os métodos mostraram uma boa concordância. / The efficiency of combustion engines are strict related to the mixing between reagents. That is very desire in every aerospace propulsion system, when the combustion is continuous such as rocket engines, ramjets and scramjets. The combustion in scramjet occurs in supersonic speed ith a very small resilience time, know how two fluids are mixed in this case is very important because are direct related to the efficiency of the combustion. In such cases small disturbances in a jet flow can be amplified until occur the transition from a laminar flow to a turbulent flow, that is desired because the great capacity of mixing of turbulent flows. In this work are studied the jet flow stability when the jet are composed by two fluids with small disturbances in the base for supersonic flows in bidimensional and tridimensional cases. The numerical results are obtained by numerical simulation and linear stability theory (LST). High order finite difference schemes are adopted for spatial derivatives. The integration in time are caried out by a fouth order Runge-Kutta scheme. The results obtained by numerical simulation and linear stability theory show good agreement.

A blue sky, a white cloud or a red sunset are explained by classical multiple scattering theory of light. However, these phenomena neglect interference occurrence. Once it is taken into account, interference in a disordered medium may actually put a halt to the propagation of light, an effect known as Anderson Localization. Until now, experimental reports of Anderson Localization of light in 3D systems have not been conclusive. Our goal is to understand what are the underlying obstacles, and look for new insights from a theoretical point of view. In this dissertation, the properties of a cloud of two-level atoms scattering light are investigated. The dipole-dipole interaction generates collective modes, some of them, being localized. We found that finite-size effects dominate the lifetime of the localized modes, specifically by the ratio of localization length to their distance to the system boundaries. Localized modes saturates at maximum of 20% even above phase transition. Studying the steady-state regime, the coupling between localized modes and light is weak. Both results agrees with the difficulty of experimental evidence of light localization and promote the link of experiments and theory. / Um céu azul, uma nuvem branca ou um por do sol vermelho são explicados pela teoria clássica de espalhamento múltiplo da luz. No entanto, esses fenômenos negligenciam a ocorrência de interferências. Uma vez levada em conta, a interferência em um meio desordenado pode interromper a propagação da luz, um efeito conhecido como Localização de Anderson. Até agora, relatos experimentais de Anderson Localização de luz em sistemas 3D não foram conclusivos. Nosso objetivo é entender quais são os obstáculos fundamentais, e buscar novos insights do ponto de vista teórico. Nesta dissertação, as propriedades de uma nuvem de átomos de dois níveis espalhando luz de é investigado. A interação dipolo-dipolo gera modos coletivos, alguns deles, sendo localizados. Descobrimos que os efeitos de tamanho finito dominam o tempo de vida dos modos localizados, especificamente pela razão entre o comprimento da localização e sua distância até os limites do sistema. Os modos localizados saturam no máximo 20%, mesmo acima da transição de fase. Estudando o regime de estado estacionário, o acoplamento entre modos localizados e luz é fraco. Ambos os resultados concordam com a dificuldade da evidência experimental da localização da luz e promovem a ligação entre experimentos e teoria.

Fundação de Amparo a Pesquisa no Estado do Rio Grande do Sul / Amongst the different population regimes historically occurred, the modern demography transition period stands out. This population dynamic has been identified in Brazil since the 70 s decade, when several changes on the composition of the population and society happened. The works aims to analyze the demographic transition process in Brazil and its regional and social peculiarities, identifying socioeconomic opportunities and challenges. For that so, elements that originate this new population regime are investigated, moreover, a descriptive analysis about the demographic changes in Brazil was done, based on the IBGE projections. This way, it is identified that the Brazilian demographic bonus may end in 2022, showing a subsequent older population profile. In the Brazilian global process, it is verified the regional and social heterogeneity, coexisting both more advanced scenarios (south and southeast areas) and less ones (north and northeast areas) in the age transition. Also, it is verified that the economic growth seen since 1999 was directly connected with the increase on people of working age. However, it is not known until when it will be possible to count on this as an economic boost, once the increase of the number of people of working age is slowing down. Furthermore, a consideration is given to the need of improvement on the Brazilian productivity, a key element to sustain the growing of the elderly people. It may be considered that there are serious challenges to be overcome by the Brazilian economy, especially about the productive efficiency. On one side, the accumulation of physical capital faces macroeconomic and institutional obstacles and on the other side, the accumulation of human capital needs of educational provision of higher quality. / Dentre os diferentes regimes populacionais historicamente percorridos, destaca-se o ciclo moderno da Transição Demográfica. Essa dinâmica populacional é identificada no Brasil a partir da década de 1970, momento em que ocorre diversas alterações na composição da população e sociedade. O objetivo desta dissertação consiste em analisar o processo de Transição Demográfica no Brasil e suas peculiaridades regionais e sociais, identificando as oportunidades e os desafios sobre a economia e sociedade. Assim, investiga-se os elementos que dão origem a este novo regime populacional e seus dividendos econômicos, bem como, faz-se uma análise descritiva das mudanças demográficas do Brasil, com base nas projeções do IBGE. Dessa forma, identifica-se que o Bônus Demográfico brasileiro tende a findar em 2022, sinalizando para subsequente perfil populacional envelhecido. Dentre o processo global brasileiro, identifica-se a heterogeneidade regional e social, coexistindo perfis mais avançados (Regiões Sul e Sudeste) e atrasados (Regiões Norte e o Nordeste) na transição etária. Verificase, também, que a partir de 1999 o crescimento econômico foi efetivamente favorecido pelo incremento de pessoas em idade ativa. Contudo, não se sabe até que momento será possível usufruir do processo demográfico como combustível econômico, uma vez que a proporção de pessoas em idade ativa apresenta constante ritmo de desaceleração. Além disso, atenta-se para a necessidade de ascensão da produtividade brasileira, elemento-chave para sustentar parcela crescente de idosos com menor participação de adultos. Pode-se considerar que há sérios desafios a serem superados pela economia brasileira, principalmente no que tange à eficiência produtiva. Por um lado, a acumulação de capital físico enfrenta obstáculos de caráter macroeconômico e institucional e, por outro, a formação de capital humano clama por uma oferta educacional de mais qualidade.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O presente trabalho consiste em um estudo de caso exploratório acerca das formas de transição para a vida adulta entre jovens das classes populares. Busca-se compreender se e de que maneira as desigualdades territoriais em localidades periféricas, como São Gonçalo, podem expressar desigualdades nas formas de se vivenciar a juventude. Uma das principais hipóteses explicita que morar nos distritos extremos desse município influencia a forma como os jovens se reconhecem, se projetam e se apropriam dos espaços da cidade, tornando a dimensão territorial um dos elementos influenciadores na construção de suas trajetórias. A metodologia utilizada envolve: inicialmente, uma revisão bibliográfica dos conceitos chaves de juventude, transição e território; em seguida, a caracterização do município e diálogo com dados secundários sobre o banco de dados da pesquisa suporte, fornecendo-nos os critérios para a escolha dos entrevistados; logo, as análises das quatorze entrevistas semiestruturadas realizadas com jovens dos dois grupos de distritos extremos. Ao final, fica claro, dentre outras constatações, que há influencia do território sobre modos de vida distintos entre os jovens, nos permitindo caracterizá-los a partir de elementos comuns ("jovens de fronteira", "jovens enraizados" e "jovens híbridos") e mostrando que apenas certa configuração de condições(englobando tipos de escola, trabalho, circulação, forma de divertimento, etc.), disponível para alguns, permite a busca por romper com a circunscrição ao território de residência. / This work consists of an exploratory case study on the forms of transition to adulthood among youngsters from the popular classes. We seek to understand whether and how the territorial inequalities in peripheral locations such as São Gonçalo can express inequalities in the ways of experiencing youth. One of the main hypotheses explicit that living in extreme districts of that city influences the way young people recognize, project and appropriate themselves of the city spaces, making the territorial dimension one of the influencing elements in the construction of their trajectories. The methodology involves initially, a literature review of key concepts of youth, transition and territory; then, the characterization of the municipality and dialogue with secondary data on the database of the support research, providing us the criteria for the choice of interviewees; therefore, the analysis of fourteen semi-structured interviews with young people of the two extreme groups of districts. At the end, it is clear, among other findings, that there are influences of the territory on the distinct lifestyles among young people, what allowed us characterizing them by common elements ("border youngsters", "rooted youngsters" and "hybrid youngsters") and showing that only certain configuration of conditions (including types of school, work, movement, form of entertainment, etc..), available for some, allows the search for breaking with the territory of residence circumscription.

Orientador: Marcelino Pereira do Nascimento / Banca: Antônio Jorge Abdalla / Banca: Sérgio Schneider / Resumo: O aumento da demanda por petróleo e seus derivados tem instigado o desenvolvimento de materiais para dutos com elevadas tenacidade à fratura e resistência mecânica, como os aços de alta resistência e baixa liga (ARBL) pertencentes às classes API. Aliada à utilização destes aços, a aplicação do processo de soldagem por resistência elétrica de alta frequência (HF/ERW) tem conquistado maior interesse no setor. Entretanto, defeitos nas juntas soldadas constituem uma das principais causas de falhas em dutos, principalmente quando associados às condições externas de operação, o que tem sido motivo para estudos relacionados à integridade estrutural destes tubos. O objetivo deste trabalho foi estudar a tenacidade à fratura de um tubo de aço API 5L X70 soldado pelo processo HF/ERW, a partir de dados obtidos com ensaios CTOD de espécimes de flexão por três pontos, tipo SE(B) "gull wing". A metodologia proposta envolveu ensaios de CTOD a variadas temperaturas, incluindo a região de transição dúctil-frágil, a fim de avaliar a integridade estrutural do material em condições críticas de operação. Os ensaios foram realizados com base nas normas ASTM E1820 e BS7448, e consistiram na utilização de corpos de prova retirados diretamente da parede do tubo, com posterior planificação. De forma geral, as amostras de material base apresentaram uma boa tenacidade à fratura em todas as temperaturas de ensaio, o que não aconteceu com as amostras de material de solda, que apresentaram baixa tenacidade... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The increasing demand for oil and its products has driven the development of materials for ducts with high fracture toughness and high mechanical strength, such as high strength low alloy (HSLA) steels, appertaining to the API classes. In addition to the use of these steels, the application of the high frequency resistance welding process (HF/ERW) has gained greater interest in the sector. However, defects in the welded joints are one of the most causes of failures in pipelines, especially when they are associated with external operating conditions, which has been the reason for studies related to the structural integrity of these tubes. The aim of this work was to study the fracture toughness of an API 5L X70 steel tube welded by the HF/ERW process, from data obtained with CTOD tests bending specimens by three points, type SE (B) gull wing. The proposed methodology involved CTOD tests at various temperatures, including the ductile-brittle transition region, in order to assess the structural integrity of the material under critical operating conditions. The tests were performed based on the ASTM E1820 and BS7448 standards, and consisted of the use of specimens taken directly from the wall of the tube, with subsequent planning. In general, the base material samples showed good fracture toughness at all test temperatures, which did not occur with the samples of welded material, which presented low toughness. The toughness results obtained showed that the methodology used for the study of structural integrity by means of the CTOD tests with samples drawn directly from the wall of the tube, with subsequent planning, was adequate. Although the ASTM E1820 and BS7448 standards adopt different parameters for the determination of the CTOD value, it was observed that the CTOD values were very close / Mestre

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Física, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-24T22:53:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 285448.pdf: 7205736 bytes, checksum: da2142d3d722fd1d7ddb676648b62a22 (MD5) / Os cristais líquidos são substâncias que podem exibir uma grande ariedade de texturas em cada uma das suas mesofases. A identificação das mesofases é essencial para a caracterização destes materiais, onde a microscopia óptica de luz polarizada (MOLP) é uma técnica largamente utilizada para este propósito. Como esta técnica requer apenas habilidades humanas, algumas transições relacionadas com mudanças nas texturas, podem ser de difícil percepção a olho nu. Entretanto, mudanças sutis podem ser percebidas através do processamento digital das imagens das texturas. Neste trabalho utilizamos um método computacional de processamento digital das texturas ópticas exibidas pelas mesofases líquido-cristalinas para identificar as transições de fase e determinar as temperaturas de transição. O conjunto de texturas que constitui uma certa região de variação de temperatura, na qual ocorrem as transições de fase, é processado. A partir deste processamento, nós obtemos o desvio padrão das tonalidades da imagem, onde o aparecimento de descontinuidades como uma função da temperatura está relacionado a uma transição de fase, consequência de mudanças nas texturas. Nós investigamos compostos que exibiram mesofases características de cristais líquidos termotrópicos e os resultados foram comparados com os resultados obtidos através das análises de calorimetria diferencial de varredura (DSC). A organização estrutural das mesofases foi confirmada através das medidas de difração de raios-x (DRX). Este estudo possibilitou determinar com precisão as temperaturas de transição de fase. Em especial, o método se mostrou bastante eficiente nas transições que envolvem entalpia reduzida, as quais são difíceis de serem identificadas pela técnica de DSC. Em um segundo momento, investigamos as texturas das mesofases através de outro método computacional que calcula o desvio padrão das tonalidades, considerando conceitos de leis de escala. O objetivo deste estudo foi identificar as mesofases líquido-cristalinas pelo padrão que a mesofase exibe. / Liquid crystals are substances that can display a wide variety of textures in each of their mesophases. The identification of the mesophases is essential for the characterization of these materials, where the polarized light microscopy (MOLP) is a technique widely used for this purpose. Since this technique requires only human abilities, in some cases changes in the texture are not perceptible with the naked eye. However, subtle changes can be perceived with computacional image processing of the image textures. In this work we used a computational method of digital processing of optical textures exhibited by the liquid-crystalline mesophases to identify phase transitions and determine the transition temperatures. The set of textures that include a certain region of temperature where the phase transitions occur is processed and from the calculations we obtain the mean square deviation of the image tones, where the appearance of discontinuities as a function of the temperature is related to a phase transition, consequence of changes in the textures. We investigated compounds that exhibit characteristic mesophases of thermotropic liquid crystals and the results were compared with results obtained from analysis of differential scanning calorimetry (DSC). The structural organization of the mesophases was confirmed with x-ray diffraction experiments (XRD). This study enabled us to determine precisely the phase transition temperatures. The method becomes especially efficient in the identification of phase transitions with reduced enthalpy, which are difficult to be identified with the DSC technique. In a second moment, we investigated the textures of mesophases using another computacional method that calculates the mean square deviation of the image tones by considering scaling concepts. Our purpose was the identification of the liquid crystal mesophases by the pattern that the mesophase exhibes.

Este trabalho apresenta um estudo da interação do desenvolvimento econômico brasileiro ocorrido no século XX com a transição demográfica da mesma época. A mudança de comportamento da população brasileira nos mostra grande influência da economia, mas também que a evolução demográfica foi essencial para o desempenho econômico. O Brasil chegou ao final do século passado completamente diferente, tanto no âmbito econômico como demográfico, do país de 1900. Quando o centro da pirâmide etária brasileira alargou, o país pôde aproveitar uma indispensável variável para o desenvolvimento econômico, o capital humano. O Brasil termina o século XX com a maioria de sua população em idade ativa e vivendo um período de “Bônus Demográfico”, condição propícia ao desenvolvimento econômico. Resta agora aproveitar os resultados destas mudanças. / This paper presents a study of the interaction of Brazilian economic development occurred in the twentieth century with the demographic transition at the same era. The population’s behaviour change shows great influence of the economy, but also that the demographic evolution was essential to economic performance. Brazil has reached the end of the last century completely different, both in economic and demographic scope, from the population of 1900.When the centre of the Brazilian age pyramid widened, the country could enjoy a vital crucial variable for economic development, human capital. Brazil ends the century with most of its population at working age and living in a period of "demographic bonus", a condition conducive to economic development. It remains now to enjoy the results of these changes.

Este trabalho analisa as relações entre o processo de transição demográfica pelo qual o Brasil está passando e o crescimento econômico. Levando em consideração o que os demógrafos denominam de “janela de oportunidade demográfica”, o Brasil tem hoje uma potencialidade única para acelerar o crescimento econômico e conduzir o país para um desenvolvimento sustentado. O trabalho está dividido em três capítulos. Partindo da discussão filosófica entre o iluminista Marquês de Condorcet e o pastor anglicano Thomas Malthus, apresenta-se a teoria da transição demográfica e a relação entre transição demográfica e desenvolvimento econômico, com destaque para a transição das tendências de mortalidade e de fecundidade. O processo de transição demográfica que o Brasil está passando e as possibilidades de crescimento econômico advindas da demografia são apresentadas no segundo capitulo. No último, são discutidos dois pontos essenciais para o sucesso de qualquer política que vise crescimento econômico sustentável: o mercado de trabalho brasileiro e o sistema educacional do país. Apresenta-se, também, uma análise da desigualdade social no Brasil. Considerando-se que as oportunidades demográficas se apresentam tão somente por este lado, procura-se demonstrar a importância da inserção do componente populacional na agenda das políticas públicas como um fator que pode contribuir para a aceleração do crescimento econômico do Brasil. Caso contrário, o componente demográfico reduzirá sua eficiência e o país se afastará dos objetivos de um desenvolvimento econômico com redução das desigualdades sociais. / This work analyzes the relationship between the process of demographic transition, through which Brazil is going, and the economic growth. Taking into consideration what the demographers call “window of demographic opportunity”, Brazil has a unique potentiality to speed up the economic growth and lead the country to the sustainable development. The work is divided into three chapters. The theory of the demographic transition and the relationship between the demographic transition and the economic development is based on the philosophic discussion between the illuminist Marquis de Condorcet and the Anglican minister Thomas Malthus, with emphasis on the transition of the mortality and fertility tendencies. The demographic transition process Brazil is going through and the possibilities of the economic growth arising from the demography are presented in the second chapter. The last chapter discusses two essential points for the success of any policy that aims at the sustainable economic growth: Brazilian labor market and educational system of the country. Furthermore, the social inequality is analyzed as well. Considering that the demographic opportunities are only presented from this viewpoint, the work tries to show the importance of introducing the populational component in the agenda of the public policies as a factor that may contribute to speeding up the economic growth in Brazil. Otherwise, the demographic component will reduce its efficiency and the country will stray from the objectives of economic development aimed at reducing the social inequalities.