A evolução do uso da energia eólica nas últimas décadas está diretamente relacionada ao de-senvolvimento da tecnologia empregada na conversão e projeto das instalações. Neste contex-to o presente trabalho apresenta um estudo sobre a influência de fatores atmosféricos, tais como a turbulência e a presença de um perfil de velocidades referentes à camada limite at-mosférica, no desenvolvimento da esteira aerodinâmica de uma turbina eólica dimensionada segundo a teoria de Betz. O estudo é realizado utilizando o método dos volumes finitos para a solução das equações de Navier-Stokes com Médias de Reynolds (RANS). O problema de fechamento é contornado com a modelagem da turbulência segundo o modelo SST. A análise é realizada empregando o programa ANSYS-CFX 12.0 com modelagem do escoamento em regime transiente e incompressível. O domínio, discretizado com volumes tetraédricos e pris-máticos, é dividido em uma região em que está inserido o rotor da turbina e outra equivalente ao túnel de vento utilizado no trabalho experimental de referência, com condição de interface conectando os volumes. A análise é focada no estudo da esteira distante do rotor com resulta-dos comparados aos experimentais existentes na literatura. O estudo é dividido em três casos com intensidades de turbulência na entrada do domínio equivalentes a 0,6%, 2% e 6 % res-pectivamente, utilizadas tanto nas simulações com perfil uniforme de velocidades quanto para aquela com perfil logarítmico de velocidades. Os resultados, apresentados de forma adimensi-onal para a velocidade em diferentes distâncias a jusante do rotor, são coerentes com resulta-dos experimentais de outros autores. As simulações realizadas demonstram a importância de considerarem-se os efeitos atmosféricos no dimensionamento de projetos de instalação de sistemas de conversão de energia eólica. / Advances in the study of numerical simulations of turbulent flows, coupled with the increase of computational power, has enabled computational solutions for more complex engineering problems. The evolution in the use of wind energy in recent decades is directly related to the development of technology involving the conversion and project of installations. In this con-text, this work shows a study on the influence of atmospheric factors like turbulence and the existence of a velocity profile related to the atmospheric boundary layer, in the development of the aerodynamic wake of a wind turbine projected following the Betz theory. The study is done using the method of finite volumes to solve the Reynolds Averaged Navier-Stokes equa-tions (RANS), the closure problem is outlined with the SST model. The analysis is done using ANSYS-CFX 12.0 software with modeling of transient and incompressible flow. The domain, discretized with tetrahedral and prismatic volumes, is divided into a region where the tur-bine’s rotor is placed and into another one equivalent to the wind tunnel used in experimental research, with an interface condition connecting both domains. The focus of the analysis is the study of the rotor’s downstream wake, comparing the results to experimental ones from exist-ing literature. The study is divided into three cases with different turbulence intensities in the domain inlet equivalent to 0.6%, 2% and 6% respectively, used both in the uniform velocity profile and in the logarithmic velocity profile simulations. Results, presented in non-dimensional form for the velocity at different downstream distances from the rotor, are con-sistent with the experimental results of other authors. Developed simulations show the impor-tance of considering atmospheric effects on sizing projects of wind energy conversion sys-tems.

A situação em que ocorre a interação entre um feixe de elétrons rápidos e um plasma é considerada um modelo fundamental para o estudo de instabilidades cinéticas em plasmas. A dinâmica não linear desta interação vem sendo amplamente estudada, com a intenção de entender melhor os processos por trás da geração de turbulência de Langmuir, observada durante os chamados type II radio bursts e type III radio bursts. Nesses estudos, é comum que seja suposto um feixe de elétrons de baixa densidade, o que leva a um longo intervalo de evolução temporal, muito maior do que o período das ondas que estão sendo consideradas. Para longos períodos de evolução temporal, uma investigação a respeito da atuação dos efeitos colisionais se faz necessária. No presente trabalho, incluímos os efeitos das colisões binárias ao conjunto completo de processos não lineares da instabilidade bump-on-tail, na presença de oscilações eletrostáticas, e obtemos a evolução temporal bidimensional desse sistema. Para isso começamos com uma revisão teórica que inclui teoria cinética de plasmas, teoria de turbulência fraca e um estudo sobre colisões em plasmas. A seguir, adaptamos o operador colisional de Fokker-Planck, na aproximação de Landau, de maneira que pudéssemos agrupá-lo à equação cinética bidimensional para a evolução das partículas. Feito isso, passamos essas equações para a forma de diferenças finitas e as integramos em conjunto com o restante das equações da teoria de turbulência fraca. Uma comparação dos resultados obtidos com a evolução do mesmo sistema na ausência de colisões, nos indica que os primeiros sinais da atuação colisional na função de distribuição, embora muito sutis, surgem logo no início da evolução temporal. No entanto, a evolução das ondas só será afetada pelas colisões bem mais tarde, quando, aparentemente, os processos colisionais passam a dominar a dinâmica do sistema, superando os processos coletivos não lineares. Essa predominância da atuação colisional é percebida como uma lenta, mas progressiva simetrização das distribuições no espaço de velocidades e no espaço de vetor de onda. Os resultados estão de acordo com o esperado e as perspectivas futuras são promissoras. / The situation in which occurs the interaction between a beam of fast electrons and a plasma is considered a fundamental model for the study of kinetic instabilities in plasmas. The nonlinear dynamics of this interaction has been extensively studied with the intention to better understand the processes behind the Langmuir turbulence generation, observed during the so-called type II and type III radio bursts. In these studies, is usual to assume a low density electron beam, which leads to a long time development interval; much longer than the period of the considered waves. For long periods of time evolution, an investigation concerning the action of collisional effects is needed. In this study, we include the effects of binary collisions to the complete set of non-linear processes of the bump-on-tail instability in the presence of electrostatic oscillations, and obtain the solution for the time evolution of the system in two dimensions. For that, we start with a literature review which includes kinetic theory of plasmas, weak turbulence theory and a study of collisions in plasmas. Then we adapt the Fokker-Planck collisional operator, in Landau approach, so we could group it to the two-dimensional kinetic equation for the evolution of the particles. Then, we write these equations in the form of finite difference equations, and integrate them together with the rest of the weak turbulence equations. A comparison of the results obtained with the evolution of the same system in the absence of collisions, indicates that the first signs of collisional activity in the distribution function, although very subtle, appear at the beginning of time evolution. However, the evolution of the waves will only be affected by collisions much later, when the collisional processes apparently dominate the dynamics of the system, overcoming the nonlinear collective processes. This predominance of collisional acting is perceived as a slow but progressive symmetrization of the distributions in the velocity space and the wave vector space. The results are consistent with expectations, and future perspectives are promising.

A presente dissertação apresenta uma análise da presença de componentes estocásticas na equação de advecção-difusão, e como estas influenciam a estabilidade da solução. Para tal, a equação de advecção-difusão determinística com fonte contínua idealizada é resolvida através da transformada de Fourier. Adiante, a equação determinística é combinada com componentes estocásticas na velocidade do vento, comprimento de rugosidade e coeficiente de difusão turbulenta vertical. Além disso, é considerada uma permeabilidade parcial nos contornos verticais, de modo que parte do poluente ultrapassa a camada limite atmosférica ou o solo, e outra parte reflete e retorna `a atmosfera. Os resultados obtidos foram validados com os dados do experimento de Hanford. / The present work presents an analysis of the presence of stochastic components in the advection-diffusion equation and how they influence the stability of the solution. For this purpose, the deterministic advection-diffusion equation with idealized continuous source is solved by Fourier transform. Further, the deterministic equation is combined with stochastic components in the wind speed, the roughness and the vertical eddy diffusion coefficient. Moreover, partial permeability is considered in the vertical contours, in the sense that part of the pollutant leaks out of the atmospheric boundary layer or into the soil, and a part is reflected back into the atmosphere. Results were validated with the Hanford experimental data.

Este trabalho apresenta a calibração e o desenvolvimento de um tanque de reaeração, equipamento que gera turbulência com intensidade controlável por meio de grade oscilante. Foram realizadas adequações ao projeto inicial de construção do tanque, idealizado por ROMA, onde se buscou o equilíbrio e as limitações de funcionamento para que, em futuros trabalhos, o tanque possa ser utilizado sob condições adequadas sem a presença de \"ruídos\" que venham a interferir nos resultados. A calibração do tanque foi realizada levantando-se o coeficiente de reaeração \'K IND.2\' para dois tipos de grades, 256 malhas/\'M POT.2\' e 1024 malhas/\'M POT.2\' constituídas por barras de seção medindo 10 x 10 mm, em diversas freqüências de oscilações sob condições controladas de temperatura e umidade relativa do ar. Com auxílio de um medidor eletroquímico de oxigênio dissolvido e de um contador de rotação, pôde-se acompanhar a reoxigenação da água e avaliar a freqüência de oscilação das grades. A desaeração da massa de água, necessária para a calibração do tanque, foi promovida por Stripping provocado por cavitação forçada à temperatura ambiente com injeção de nitrogênio. A taxa de reaeração \'K IND.2\' foi calculada por medidas da variação do oxigênio dissolvido em função do tempo provocada por agitação mecânica para determinada freqüência de oscilação da grade. Os resultados obtidos forneceram as curvas de reaeração em função da freqüência de oscilação e do tipo de grade utilizada em cada ensaio que, através do uso de planilha eletrônica, determinaram-se os valores de concentração de saturação (Cs) e coeficiente de reoxigenação (\'K IND.2\') com o uso de regressão não linear. / This work presents a reaeration tank development and its calibration, equipment that generates controlled intensity turbulence produced by oscillating grid. An adaptation on the original design idealized by Roma was made improving the equilibrium of the oscillating grid mechanism and defining the limits of functionality of the device. These are important aspects for future research on experimental turbulence generation since that the use of equipment free of undesirable disturbing noise are of fundamental importance. Tank calibration was obtained through the evaluation of the reaeration coefficient \'K IND.2\' using two types of oscillating grids, 256 and 1024 meshes/\'M POT.2\', constructed with 10 x 10 \'MM POT.2\' square section bars. Experimental runs were conducted under controlled conditions of air temperature and humidity, for several oscillating frequencies for each grid. The necessary water mass desaeration was obtained by ambient temperature stripping, induced by forced cavitation and nitrogen injection. Reaeration coefficients were calculated from data obtained from dissolved oxygen concentration measurements as function of time for each grid size and oscillating frequency combination. As results, reaeration curves with reaeration coefficients as function of oscillating frequency and grid type are presented.

Neste trabalho estudamos a interação feixe-plasma aplicando a teoria de turbulência fraca. Primeiramente fazemos uma introdução `a teoria cinética de plasmas, estudando aspectos fundamentais como: a abordagem estatística das equações do plasma, o tratamento a ser dado `as funções de correlação que aparecem nessa abordagem, e o sistema de equações de Vlasov-Maxwell. Em seguida estudamos a aproximação de Vlasov e a solução do sistema de Vlasov- Maxwell na aproximação linear, enfocando a descrição de ondas no plasma e o amortecimento de Landau. Ao longo desse desenvolvimento fazemos uma apresentação relativamente detalhada dos procedimentos introduzidos por Landau ao tratar o sistema Vlasov-Maxwell como um problema de valor inicial, incluindo uma discussão sobre a resolução de integrais no plano complexo, com polos no denominador, e a solução da relação de dispersão para encontrar os modos normais de oscilação no plasma. Apresentamos também uma breve revisão a respeito da aproximação quase-linear do sistema de Vlasov- Maxwell, na qual abordamos a obtenção da equação quase-linear de difusão no espaço das velocidades para partículas e estudamos suas propriedades de conservação. Nesse contexto da teoria quase-linear, apresentamos uma revisão a respeito da evolução temporal do amortecimento de Landau no caso de distribuição de velocidades Maxwelliana e da instabilidade que pode ocorrer no caso de uma função distribuição com um feixe de partículas. Depois dessa introdução `a aproximação linear e `a teoria quase-linear, abordamos a teoria de turbulência fraca num plasma não magnetizado, incluindo interações não lineares entre ondas e partículas. O formalismo apresentado inclui efeitos como emissão espontânea e induzida, decaimento e espalhamento de ondas. O sistema de equações acopladas da teoria de turbulência fraca é então reduzido a uma aplicação a um sistema considerando duas dimensões, depois reescrito em termos de coordenadas polares e adaptado para solução numérica. Apresentamos então uma descrição do código numérico desenvolvido usando linguagem Fortran, abordando um plasma com elétrons descritos por uma função distribuição Maxwelliana com um feixe tênue, e íons descritos por uma função distribuição Maxwelliana. Finalmente, comparamos nossos resultados com outros obtidos por outros autores em trabalhos anteriores, desenvolvidos usando coordenadas cartesianas, avaliando nosso trabalho. Por último, discutimos algumas perspectivas para o desenvolvimento futuro do trabalho. / In the present work we study the beam-plasma interaction using the weak turbulence theory. We start with an introduction to the kinetic theory of plasmas, studying fundamental features, like the statistical approach to the plasma equations, the procedures to be employed to deal with the correlation functions appearing in the statistical approach, and the system of Vlasov-Maxwell equations. In the sequence we discuss the Vlasov approximation and the solution of the Vlasov- Maxwell system in the linear approximation, emphasizing the description of waves in the plasma and the Landau damping. Along the development we present a relatively detailed description of the procedures introduced by Landau to treat the Vlasov-Maxwell system as an initial value problem, including a discussion about the resolution of integrals in the complex plane, with poles in the denominator, and the solution of the dispersion relation to find the normal mode of oscillations in the plasma. We also present a short review about the quasilinear approximation of the Vlasov-Maxwell system, in which we discuss the derivation of the quasilinear diffusion equation in the space of particle velocities, and study its properties of conservation. In the context of the quasilinear theory, we present a short review about the time evolution of the Landau damping in the case of Maxwellian velocity distribution, and about the instability which can occur in the case of a distribution function with a beam of particles. After the introduction to the linear approximation and to the quasilinear theory, we present the equations of weak turbulence theory for a unmagnetized plasma, including non-linear interactions between waves and particles. The formalism which is presented includes effects and spontaneous and induced emission, decay and scattering of waves. The system of coupled equations of the weak turbulence theory is then reduced to application to a bi-dimensional case, and then re-written in terms of polar coordinates and adapted to numerical solution. We then present a description of the numerical code developed using Fortran language, suitable to describe a plasma with electrons described by a Maxwellian distribution function with a tenuous beam, and ions described by a Maxwellian distribution. Finally, we compare our results with results obtained by other authors in previous works, developed using cartesian coordinates, as a validation of our work. Lastly we discuss some perspectives for future developments.

Este trabalho tem como objetivo principal fazer uma revisão da teoria de turbulência fraca em plasmas e caracterizar o efeito dos diferentes termos associados aos efeitos eletrostáticos e eletromagnéticos sobre a evolução temporal das intensidades das ondas e da função distribuição das partículas que compõem o plasma. Para tanto, será apresentada uma revisão da teoria cinética de plasmas, desde seus aspectos fundamentais. A seguir será discutido o sistema de equações Vlasov-Maxwell na abordagem quase-linear, enfatizando quais as principais características da teoria. Depois, será feita uma revisão de uma formulação relativamente recente, apresentando as bases para a teoria de turbulência fraca, mencionando termo a termo as principais características. Primeiramente será apresentado com detalhe o caso eletrostático, apresentando as equações cinéticas para as ondas tanto para os modos lineares, quanto para os modos não lineares de excitação. A seguir, a generalização da teoria, incluindo os efeitos das ondas eletromagnéticas nas equações cinéticas das ondas e das partículas. Por fim serão apresentados alguns resultados obtidos de uma análise numérica do sistema de equações acopladas que leva em conta tanto ondas eletrostáticas quanto eletromagnéticas, com o objetivo de caracterizar, para os tempos iniciais da evolução, os efeitos associados a cada um dos termos que contribuem para a equação de evolução temporal das ondas eletromagnéticas. A ênfase será dada a esses termos, uma vez que os efeitos associados à evolução das ondas eletrostáticas já têm sido bastante investigados na literatura recente. Para o futuro imediato, a intenção é continuar desenvolvendo o código numérico, visando aplicação a situações em que ocorrem plasmas não térmicos, como é o caso da interação feixe-plasma. A ideia é utilizar o programa bidimensional para a turbulência fraca para investigar a geração de ondas transversas por efeitos não lineares associados com a instabilidade feixe-plasma, para diferentes valores dos parâmetros que caracterizam o plasma de fundo e os feixes de partículas. / This work has as main objective to review the theory of weak turbulence in plasmas and characterize the effect of various terms associated with electrostatic and electromagnetic effects on the time evolution of the wave intensities and of the distribution function of particles composing the plasma. With this objective, a review of plasmas kinetic theory will be presented, starting from fundamental aspects. The sequence will discuss the system of Vlasov-Maxwell equations in quasilinear approach, with emphasis on the main features of theory. Then, a review will be made of a relatively recent formulation, presenting the foundations for the theory of weak turbulence, describing the main characteristics of each term. First will be presented in detail the kinetic equations for the electrostatic case, including mechanisms of excitation of waves in linear modes as well as waves in nonlinear modes. Following, there is a generalization of the theory, including the effects of electromagnetic waves in the kinetic equations of waves and particles. Finally, some results of a numerical analysis of the system of coupled equations including both electrostatic and electromagnetic waves will be presented, with the objective of characterization of the effects associated to each of the terms contributing to the time evolution of electromagnetic waves, for the initial stages of time evolution. Emphasis will be given to such terms, since the effects associated with the evolution of electrostatic waves have been quite investigated in recent literature. For the immediate future, the intention is to continue developing the numerical code, aiming at application to situations where non thermal plasmas occur, as is the case of the beam-plasma interaction. The idea is to use the two dimensional program for weak turbulence to investigate the generation of transverse waves by non-linear effects associated with the beam-plasma instability, for different values of the parameters that characterize the background plasma and the particle beams.

Esta tese apresenta os resultados da utilização de superfícies com microcanais como método de controle passivo de escoamento visando à redução do arrasto turbulento. Obtém-se essa redução pelo aumento da anisotropia das tensões de Reynolds junto à parede, situação em que o estado da turbulência se torna localmente axissimétrico e a uma componente. Utilizam-se as equações de Navier-Stokes para formular os escoamentos e o modelo de transporte de Tensões de Reynolds para computar as quantidades turbulentas. Aproximam-se essas equações pelo Método dos Volumes Finitos e a solução numérica é computada com o solucionador Star-CCM+ v. 8.06. Propõe-se um modelo de predição de redução de arrasto para uma placa plana com microcanais de seção retangular e dimensões geométricas variáveis, aplicando a formulação e o método numérico para calcular a anisotropia das tensões de Reynolds, o estado da turbulência e a redução de arrasto relativamente a uma placa de superfície lisa e de mesma área molhada. No capítulo de análise e discussão emprega-se o triângulo de Lumley-Pope para determinar o estado da turbulência e a trajetória de retorno à isotropia do escoamento, após verificar a incerteza numérica e validar o resultado com o modelo de predição e o da teoria da placa plana. Conduzem-se as análises quantitativas examinando as tensões de cisalhamento, as tensões de Reynolds e a morfologia do escoamento em pontos do interior e em superfícies lisas e adjacentes aos microcanais. Conclui-se apresentando uma visão geral dos resultados e propondo alternativas de desdobramento e continuidade deste trabalho. / The potential reduction of turbulent drag is investigated for flows over a flat plate with streamwise aligned microgrooves. For this purpose, the connection between the anisotropy of the Reynolds stresses and drag reduction effect is presented, and a model is developed in order to estimate the drag reduction potential according to flow and geometrical settings. The Navier-Stokes transport equations particularized for incompressible flows are used to describe the fluid motion, and the turbulence quantities are evaluated using the linear pressure-strain Reynolds stress transport model. The quantities are estimated using the Finite-Volume Method, which is applied to a set of grids with different refinement levels and groove topologies. After validating the numerical results against the predictions of the proposed model, and the theoretical estimates available in the literature, the author discusses the drag reducing effect by examining the state of turbulence in the microgrooves, also providing an assessment on the anisotropy of the Reynolds Stresses inside, near and outside the grooves. In the final chapter, conclusions are drawn, and outlooks of possible extensions to this work are suggested.

O presente trabalho tem por objetivo estudar as Interações Turbulência-Radiação em um escoamento não reativo para meios participantes. Estas interações caracterizam-se por um complexo fenômeno transiente, devido à combinação de dois fenômenos, unindo as características das flutuações da turbulência e da elevada não linearidade do fenômeno da radiação térmica. O estudo consiste em análise numérica do problema por dinâmica de fluidos computacional, através da utilização do Fire Dynamics Simulator (FDS), um software Open-Source, na qual a modelagem da turbulência é feita através da Simulação de Grandes Escalas. Como se trata de um software novo, bem como sendo introduzido no grupo de pesquisa, primeiramente é realizada a simulação de um caso benchmark para verificação e avaliação da formulação numérica. A análise do TRI é realizada em um problema proposto baseado em trocadores de calor reais utilizados em máquinas térmicas, como por exemplo, geradores de vapor ou coletores de escapamento de motores, envolvendo transferência combinada de convecção forçada e radiação térmica. A metodologia de avaliação consiste em comparar o fluxo radiante médio nas fronteiras obtido através da simulação transiente e compará-lo com o fluxo obtido por meio do campo médio temporal de temperaturas. São avaliadas a influência da intensidade de turbulência na entrada do escoamento, assim como a da espessura óptica, ambos relevantes para os efeitos do TRI. Conforme descrito pela literatura, neste tipo de problema as interações podem ser negligenciadas, confirmando os resultados obtidos, da ordem de 2% para o fluxo radiante. / This dissertation has the objective of analyzing the Turbulence-Radiation Interaction for a non-reactive flow with a participating media. These interactions are characterized by complex transient effects, due to the combination of two phenomena, coupling the scalar fluctuations of the turbulence and the highly non-linearity of thermal radiation. The study consists in a numerical analysis through Computational Fluid Dynamics, using the Fire Dynamics Simulator (FDS), an Open-Source software, which employs the Large Eddy Simulation method. Because the software is under development and new in the research group, it will be performed the simulation of a benchmark case for verification and evaluation of the numerical methodology. The TRI analysis will be performed in a proposed problem, based on real heat exchangers, as an example, steam generators or exhaust manifold of combustion engines, involving combined heat transfer between forced convection and radiative heat transfer. The methodology consists in evaluating the radiative mean heat flux obtained by the transient simulation and compare it with the flux obtained with the time-averaged temperature field. It will be evaluated the influence of the turbulence intensity at the inlet and the optical thickness, both very important for the TRI effects. According to the literature, in this case the TRI effects could be neglected, confirming the obtained results, around 2% for the radiative heat flux.

Submitted by Natalia de Souza Gonçalves (natalia.goncalves@ufpe.br) on 2016-09-19T14:23:00Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Atualizada_Dissertação Yuri Prestes 2016 PPGO l.pdf: 5509758 bytes, checksum: 8f72293dc72621c1a2af7560c8875b2a (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-19T14:23:01Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Atualizada_Dissertação Yuri Prestes 2016 PPGO l.pdf: 5509758 bytes, checksum: 8f72293dc72621c1a2af7560c8875b2a (MD5) Previous issue date: 2016-02-19 / Este trabalho tem foco em processos físicos oceanográficos que dominam a interação entre o estuário do Rio Pará e a Plataforma Continental Amazônica (PCA). Esta, amplamente estudada pela comunidade científica por diversas áreas do conhecimento, comumente atrelada à influência do Rio Amazonas sobre a plataforma continental e/ou às correntes oceânicas de contorno oeste que atuam nessa região do Oceano Atlântico tropical. Contudo, uma importante questão ainda não respondida é qual a influência do estuário do Rio Pará sobre a PCA? O objetivo do presente trabalho é analisar a interação das forçantes físicas dentro do sistema Rio Pará-PCA. Medições eulerianas na plataforma e no estuário foram realizadas de modo a abranger as variabilidades temporais da área de estudo. Na plataforma, a coleta de dados ocorreu de Abril à Julho de 2008, período que abrange a diminuição da descarga fluvial, mudanças na direção dos alísios e intensificação da Corrente Norte do Brasil (CNB). No estuário, os levantamentos realizados ocorreram ao longo de um ciclo completo de maré semidiurno, durante o período seco (Outubro 2014) e o período chuvoso (Junho 2015) da região amazônica. Também foi elaborado um modelo em caixa (box model) de descarga para estivar a magnitude do aporte fluvial do Rio Pará. A propagação da onda de maré domina o sistema, gerando fluxos bidirecionais em regiões de micromaré a mais de 300 km de distância da foz do estuário. Na PCA, a maré gera intensas correntes barotrópicas no sentido da componente de velocidade transversal à plataforma, até alcançar a foz do sistema estuarino. Na quebra da plataforma, no período em que a CNB se intensifica, suas bordas de corrente atingem a PCA em profundidades < 100 m, agindo como um importante mecanismo nas trocas entre a plataforma amazônica e o oceano profundo do Atlântico Tropical. A magnitude da descarga média estimada pelo box model foi de 2 x 104 m3s-1, demonstrando também que o maior contribuinte hídrico para o Rio Pará é o Rio Tocantins. A força de empuxo gerada pela descarga fluvial interage com a força da maré, produzindo variabilidade lateral no estuário do Rio Pará. Na margem direita, há tendência de fluxos laminares, estratificação vertical e correntes baroclínicas, com processos mistura principalmente por difusão. Entre tanto, na margem esquerda, foi verificado a presença de fluxos turbulentos, ausência de gradientes de densidade vertical e correntes barotrópicas, de modo que os processos de mistura por advecção dominam a mistura no sistema. Os resultados apresentados ao longo de três artigos científicos enfatizaram o quão complexo e dinâmico é o sistema Rio Pará-PCA. Esta característica dinâmica do sistema gera a extrema necessidade de que as atividades potencialmente danosas devem ser desenvolvidas juntamente com medidas de prevenção para evitar danos ao meio ambiente. / This work aims to study on oceanographic physical process that dominate the interaction between the Pará River estuary and Amazon Continental Shelf (ACS). This widely studied by the scientific community in various areas of geosciences, commonly associated to Amazon River influence on the continental shelf, or to boundary ocean currents which occur in western of Atlantic Tropical. However, an important question not answered yet, is the influence of Para River estuary on the ACS? The objective of this study is to analyze the interaction of physical forcings within the Pará River-ACS system. Eulerian measurements on the platform and in the estuary were carried out to cover the temporal variability of the study area. On the amazon shelf, data collection occurred from period of April to July 2008 covering the decrease in river discharge, changes in the direction of the trade and intensification of the North Brazil Current (NBC). In the estuary, the surveys occur over a full semidiurnal tidal cycle during the amazonian dry season (October 2014) and the rainy season (June 2015). It was also prepared a discharge box model to estimate the magnitude of fluvial contribution of Pará River on the ACS. The tidal wave propagation dominates the system, generating bidirecional flows in microtides regions more than 300 km away from the estuary mouth. In the ACS, the tides creates intense barotropic currents towards the across-shelf velocity component until reach the mouth of the estuary system. On the shelf break, in the period in which the CNB intensifies, its current edges reach the ACS at < 100 depth, acting as an important mechanism in the exchange process between the Amazon shelf and the deep ocean of the Atlantic Tropical. The estimated of average discharge magnitude by box model was 2 x 104 m3s-1, also showing that the largest input to the Pará River is the Tocantins River. The buoyancy force generated by river discharge interacts with the tidal force, producing lateral variability in the estuary of Para River. On the right margin, there is a tendency of laminar flow, vertical stratification and baroclinic currents, with mixing processes primarily forced by diffusion. Meanwhile, the left margin, it was verified the presence of turbulent flow, no vertical density gradients, and intense barotropic currents, so that the advection processes dominate the mixing in the system. The results presented over the three papers emphasize how complex and dynamic is the Pará river-ACS system. This dynamic characteristic generates extreme need for potentially damaging activities should be developed together with preventive measures to avoid damage to the environment.

Orientador: Kamal Abdel Radi Ismail / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-16T09:00:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_RaqueldaCunhaRibeiroda_M.pdf: 5023080 bytes, checksum: 903e427adb9c620ee58193ecd5ca7371 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: O armazenamento de calor na forma de calor latente representa uma alternativa de grande potencial em sistemas intermitentes e de conservação. Uma das geometrias menos exploradas na literatura e no campo de aplicação é a geometria cilíndrica com aletas fixadas radialmente ao longo do tubo. As aletas neste caso representam dispositivos para aumentar a taxa de transferência de calor e assim a solidificação do PCM. Com o intuito de aumentar ainda mais a taxa de solidificação do PCM, a inserção de um promotor de turbulência ao longo do tubo, provoca maior agitação e turbulência que por sua vez aumenta o coeficiente de troca de calor e assim a taxa de solidificação do PCM. Assim este estudo visa investigar as influências dos parâmetros geométricos e operacionais sobre a velocidade da interface, tempo de solidificação completa e massa total solidificada e conseqüentemente a energia total armazenada. Na investigação experimental foram testados tubos com diversas aletas variando os diâmetros de 40 a 180 mm, várias vazões de fluido secundário e várias temperaturas de operação com e sem promotor de turbulência e com e sem aletas com o objetivo principal de quantificar os efeitos das aletas e promotor de turbulência sobre a taxa de solidificação ou velocidade da interface, tempo de solidificação completa e a massa solidificada total. Um programa numérico foi adaptado para simular o processo de solidificação em torno de tubo horizontal com aletas radiais. As medidas experimentais são usadas para validação do modelo e confirmar a possibilidade de sua utilização na previsão de desempenho desse tipo de arranjo de tubos. As medidas e as previsões numéricas mostram boa concordância estabelecendo assim a validade do modelo proposto / Abstract: The heat storage in the form of latent heat represents an alternative of great potential in intermittent systems and conservation. One of the geometries less explored in literature and in the field of application is to use a cylindrical geometry with radial fins fixed along the tube. The fins in this case represent devices to increase the rate of heat transfer and thus the solidification of the PCM. In order to further increase the rate of solidification of PCM, the insertion of a promoter of turbulence along the tube, causing further unrest and turmoil, which in turn increases the coefficient of heat exchange and thus the rate of solidification of PCM . So this study aims to investigate the influences of geometric and operational parameters on the interface speed, time to complete solidification and the total mass solidified and therefore the total energy stored. In the experimental investigation were tested with several fins tubes ranging from 40 to 180 mm, number of secondary fluid flow rates and various operating temperatures with and without turbulence promoter and with or without flaps with the main objective to quantify the effect of fins and promoter turbulence on the solidification rate or interface speed, time to complete solidification and total mass solidified. A numerical program was adapted to simulate the process of solidification around horizontal tube with radial vanes. The experimental measurements are used to validate the model and confirm the possibility of its use in forecasting performance of such an arrangement of tubes. Measurements and numerical predictions show good agreement thus establishing the validity of the proposed model / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica