DANTAS, D. S. Emergent vortex behavior in superconductors and superfluids with single and multicomponent quantum condensates. 2017. 158 f. Tese (Doutorado em Física) – Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2017. / Submitted by Pós-Graduação em Física (posgrad@fisica.ufc.br) on 2017-09-14T17:26:18Z No. of bitstreams: 1 2017_tese_dsdantas.pdf: 11683921 bytes, checksum: 27c23b891c2fde93c28af2c57352c1d7 (MD5) / Approved for entry into archive by Giordana Silva (giordana.nascimento@gmail.com) on 2017-09-15T22:10:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_tese_dsdantas.pdf: 11683921 bytes, checksum: 27c23b891c2fde93c28af2c57352c1d7 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-15T22:10:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_tese_dsdantas.pdf: 11683921 bytes, checksum: 27c23b891c2fde93c28af2c57352c1d7 (MD5) Previous issue date: 2017 / Using a self-devised numerical approach, we developed a powerful tool to investigate vortex properties and interactions in mean-field theories for superconductors and superfluids, based on fixing the vortex phase distribution in the energy minimization process. The method was applied to (i) multi-component Bose-Einstein condensates (BECs) and (ii) superconductors with single- or multi-component superconducting condensates. In these systems, vortex-vortex interaction and other key vortex features are analytically described only in specific regimes, that do not account for a large part of vortex behavior observed experimentally. In multi-component BECs, for example, the vortex-vortex interaction is only known for inter-vortex distances much greater than the healing length, i.e. far from the vortex core. Under our approach, by assuming multi-vortex structures, within Gross- Pitaevskii theory, we report the vortex-vortex interaction in the full range of distances, capturing the mechanism behind unusual vortex conformations previously reported in literature, such as bound clusters with two or three vortices. Usually, these clusters emerge from a competition between intra- and inter-component vortex interaction, but we demonstrate they can also emerge from the phase-frustration between the components. In superconductors, the description of vortex-vortex interaction is usually restricted to bulk or very thin films, and most of the key vortex features, such as the spatial magnetic field and current density profiles, are known only in the limit of London theory, i.e. for coherence length negligible as compared to magnetic field penetration depth and other system dimensions. The parametric range outside this limit is actually relevant to many materials. We fill that gap by applying our method to Ginzburg-Landau theory. The vortex structure is investigated for single- and two-gap bulk superconductors, outside the London regime. This enables us to extend analytical expressions describing the condensate and magnetic profiles around the vortex available in literature by numerical calculations and suitable fitting functions. We expand our approach to account for films with finite thickness, to connect our findings to both bulk and Pearl’s description by adjusting the sample thickness. This also allowed us to describe how vortex configurations change for samples with intermediate thickness, where we observe the effective magnetic response of the superconductor changing between the textbook type-1 and type-2 behaviors, in a nontrivial manner, governed by the non-monotonic vortex interaction. As a result of a detailed analysis, we propose new critical parameters to define the crossover between different regimes and establish their relation with the superconducting critical fields. / Usando uma abordagem numérica própria, desenvolvemos uma ferramenta poderosa para investigar propriedades e interações de vórtices na teoria do campo médio para supercondutores e superfluidos, baseada na fixação da distribuição de fase dos vórtices no processo de minimização da energia. O método foi aplicado a (i) condensados de Bose-Einstein (BECs) com múltiplas componentes e (ii) supercondutores com um ou mais condensados que super-conduzem. Nesses sistemas, a interação vórtice-vórtice e outras características chaves são analiticamente descritas apenas em regimes específicos, que não descrevem grande parte do comportamento dos vórtices observados experimentalmente. Em condensados de Bose-Einstein com múltiplas componentes, por exemplo, a interação vórtice-vórtice é conhecida apenas para distâncias muito maiores que o comprimento de coerência, i.e. longe do centro do vórtice. Sob nossa abordagem, assumindo estruturas com múltiplos vórtices, dentro da teoria de Gross-Pitaevskii, nós reportamos a interação entre vórtices em todo o domínio de distâncias, capturando o mecanismo por trás de conformações de vórtices não usuais previamente reportadas na literatura, como aglomerados ligados com dois ou três vórtices. Sabe-se que, geralmente, esses aglomerados emergem da competição entre interações de vórtices intra-componentes com interações inter-componentes, no entanto, nós demonstramos que essas também podem emergir da frustração de fase entre as componentes. Em supercondutores, a descrição da interação entre vórtices é geralmente restrita a materiais na forma bulk ou em filmes finos, e a maior parte das características chaves dos vórtices, tais como os perfis espaciais do campo magnético e da densidade de corrente, são conhecidos apenas no limite da teoria de London, i.e. para comprimentos de coerência insignificantes quando comparados ao comprimento de penetração e outras dimensões do sistema. O alcance paramétrico fora desse limite é na verdade relevante para muitos materiais. Nós preenchemos essa lacuna ao aplicar nosso método à teoria de Ginzburg- Landau. A estrutura dos vórtices é investigada para supercondutores do tipo bulk com uma e duas componentes fora do regime de London. Isso nos permitiu estender expressões analíticas da literatura que descreviam os perfis do condensado e do campo magnético em torno do vórtice através de cálculos numéricos e realização de fittings com funções apropriadas. Expandimos nossa abordagem para filmes com espessura finita, a fim de conectar nossos achados a ambas as descrições do tipo bulk e de Pearl, através de ajustes da espessura da amostra. Isso também nos permitiu descrever como as configurações de vórtices mudam para amostras com espessura intermediária, onde observamos a resposta magnética efetiva alterando entre os comportamentos de tipo-1 e tipo-2 de forma não trivial, levando a uma interação não monotônica entre vórtices. Como resultado de uma análise detalhada, nós propomos novos parâmetros críticos para definir a transição entre os diferentes regimes supercondutores e estabelecer suas relações com os campos críticos do supercondutor usual.

ARAGÃO, T. S. X. Aperfeiçoamento experimental de um tubo de vórtice para acionamento por sistema solar fotovoltaico. 2017. 78 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica)–Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2017. / Submitted by Hohana Sanders (hohanasanders@hotmail.com) on 2017-04-18T18:12:06Z No. of bitstreams: 1 2017_dis_tsxaragão.pdf: 3552690 bytes, checksum: de45f289f1b67ec2bd4155d2fadd7cb5 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2017-06-16T17:08:12Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_dis_tsxaragão.pdf: 3552690 bytes, checksum: de45f289f1b67ec2bd4155d2fadd7cb5 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-16T17:08:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_dis_tsxaragão.pdf: 3552690 bytes, checksum: de45f289f1b67ec2bd4155d2fadd7cb5 (MD5) Previous issue date: 2017 / The current work intends to focus in studying vortex tube with several configurations. Through it, one determines which parameters have to be studied in order to obtain the best thermodynamical performance. The main studied variations were the pressure - in a range from 1 to 6 bar - and the cold mass fraction, around 40%, as well as the number of inlets on the vortex chamber, 4 or 6. The best cold mass fraction were between 40 ans 50%. The performed analysis used a vortex device manufactured, which was working with a 7,5 hp compressor. Other instruments were used to obtain experimental data, like a device to measure the air flow, and several termocouples, which were monitoring the temperatures in the system. The experiments show a satisfactory coefficient of performance, which rates as high as 12%. The best configuration was a vortex pipe working at 6 bar and a 4 inlets vortex chamber. The exergy efficiency was studied and determined as well, with values of 2% in the best points. Those values presented only a little variation once the pressure was changed. With this analysis, this work performed the design and choice of solar panels, capable of feed the system. A paralel configuration of solar panes was defined, with 8 units working together. / O presente trabalho tem como foco o estudo de tubos de vórtice com variadas configurações. No decorrer dele, determinaram-se quais parâmetros devem ser estudados para que se obtenha o melhor desempenho termodinâmico. As principais variações estudadas foram a pressão - de 1 a 6 bar - e a fração de massa fria, girando em torno de 40%, assim como o número de entradas da câmara de geração de vórtice, com 4 ou 6. As frações de massa fria se apresentaram mais eficientes entre os valores de 40 e 50%. A análise realizada usou um aparelho de vórtice de fabricação própria que possibilitava um trabalho conjunto com um compressor de 7,5hp. Outros instrumentos também foram utilizados para a obtenção dos dados experimentais, como filtros de ar e de impurezas, um rotâmetro de grande capacidade para aferição do fluxo de ar e uma série de termopares que se encarregaram de monitorar as temperaturas apresentadas pelo sistema. Os experimentos revelaram que um coeficiente de performance satisfatório, com índices de até 12%, foi alcançado. A melhor configuração apresentada foi com o tubo de vórtice trabalhando a uma pressão de 6 bar, com uma câmara de geração de vórtice possuindo 4 entradas. A eficiência em termos de exergia também foi estudada e aferida, apresentando valores de 2% para os pontos mais eficientes. Os valores desta eficiência apresentaram pouca variação em relação à variação de pressão. Juntamente com essa análise, o trabalho também realizou o dimensionamento e escolha de painéis solares capazes de alimentar o sistema. Foram selecionados painéis que atuam em paralelo, com 8 unidades atuando conjuntamente.

SOUZA, Pablo Rodrigo Alves de. Vórtices em Modelos-Sigma O(3) acoplados Não-Minimamente num Background Gravitacional. 2006. 181 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Programa de Pós-Graduação em Física, Departamento de Física, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2006. / Submitted by Edvander Pires (edvanderpires@gmail.com) on 2015-05-22T19:29:07Z No. of bitstreams: 1 2006_dis_prasouza.pdf: 1314719 bytes, checksum: 92100e111890f74d0920c6e2eaf4c98c (MD5) / Approved for entry into archive by Edvander Pires(edvanderpires@gmail.com) on 2015-05-22T19:55:45Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2006_dis_prasouza.pdf: 1314719 bytes, checksum: 92100e111890f74d0920c6e2eaf4c98c (MD5) / Made available in DSpace on 2015-05-22T19:55:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2006_dis_prasouza.pdf: 1314719 bytes, checksum: 92100e111890f74d0920c6e2eaf4c98c (MD5) Previous issue date: 2006

Made available in DSpace on 2018-08-24T22:53:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_7562_dissertacao_fernando.pdf: 3574819 bytes, checksum: 38a5c68024b79a747d1a0f514e27bfba (MD5) Previous issue date: 2014-02-24 / O cisalhamento resultante da interação entre a Corrente do Brasil (CB) e a Corrente de Contorno Intermediária (CCI) é um dos principais fatores responsáveis por importantes feições encontradas ao largo da costa do Espírito Santo-Brasil, como vórtices e meandramentos. Apesar disso, existem poucos estudos mostrando a influência do sistema CB/CCI na dinâmica de mesoescala dessa região, que é de importância crucial para o país devido ao seu potencial petrolífero. Assim, neste trabalho foram realizados experimentos de sensibilidade através do modelo Delft3D, onde foram variadas as velocidades da CB e da CCI, com o intuito de se estudar o campo de escoamento resultante dessa variação, e com isso ajudar na compreensão da dinâmica de mesoescala da região oceânica adjacente ao ES. Para isso foram analisados seções verticais de velocidade, a intrusão de água fria de regiões mais profundas sobre a plataforma, o Vórtice de Tubarão (VT) e o Vórtice Ciclônico de Tubarão (VCT). Os resultados mostraram que a variação da velocidade das correntes induziu uma modificação da extensão vertical dessas e uma translação longitudinal de seus núcleos, sendo isto responsável pela variação da intrusão de uma água mais fria sobre a plataforma continental observada nos experimentos. Em relação aos vórtices, foi encontrado uma dominância da dinâmica do Vórtice de Tubarão pela CB, enquanto modificações da velocidade tanto da CB quanto da CCI induziram significativas modificações no Vórtice Ciclônico de Tubarão. Esta diferença entre o VT e o VCT está provavelmente relacionada às diferenças na extensão vertical dos dois vórtices. Enquanto foi identificado o sinal do VT apenas na CB, o do VCT foi identificado na CB e na CCI. No final do trabalho concluiu-se que as variações da velocidade não foram capazes de modificar o cenário de mesoescala na região, como ocorreu em Soutelino et al. (2013) para os seus experimentos de sensibilidade.

Submitted by Biblioteca do Instituto de Física (bif@ndc.uff.br) on 2017-07-04T18:17:13Z No. of bitstreams: 1 Estéfani M Pereira (Mestrado).pdf: 29753105 bytes, checksum: 975117286ae941fc4c80d8fb96a32de5 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-04T18:17:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Estéfani M Pereira (Mestrado).pdf: 29753105 bytes, checksum: 975117286ae941fc4c80d8fb96a32de5 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Dois fenômenos de natureza antagônica juntos em um sistema híbrido podem apresentar propriedades muito diferentes, e um exemplo é o sistema híbrido de supercondutividade e ferromagnetismo, onde diversos novos fenômenos podem ser observados, como vórtices espontâneos. Aqui, dois sistemas híbridos supercondutor-ferromagneto foram estudados: Um consistindo de uma camada de Nb(200 nm) entre duas camadas de nanopartículas ferromagnéticas de Ni( ∼5 nm), preparadas por ablação a laser, com os gases Ar e O2 para produção das nanopartículas; O outro consiste de uma primeira camada feita de nanodiscos ferromagnéticos de Py( ∼1 m) desenvolvidos com litografia por feixe de elétrons, com uma disposição de rede quadrada com determinadas distâncias entre nanodiscos adjacentes, cobertos por uma segunda camada de Al2O3, ambos depositados por pulverização catódica, e por fim uma terceira camada supercondutora de Nb(200 nm) preparada por ablação a laser. As nanopartículas de Ni no primeiro sistema estão em contato direto com a camada de Nb e como resultado, o efeito de proximidade está presente no sistema. Diferentemente, os nanodiscos de Py no segundo sistema estão eletricamente isolados da camada de Nb, que pode eliminar o efeito de proximidade, assim a interação entre nanodiscos magnéticos e o Nb supercondutor ocorre somente através dos campos magnéticos remanescentes dos nanodiscos de Ni. A microestrutura estudada mostra que as nanopartículas feitas em gás Ar e O2 possuem formatos muito diferentes: uma (preparada em Ar) é cubica e a outra (preparada em O2) é esférica. Os diferentes formatos das nanopartículas de Ni apresentam influência muito diferente sobre as propriedades supercondutoras da camada de Nb: a amostra com nanopartículas de Ni(Ar) não apresenta uma transição de vortex vidro e a amostra com nanopartículas de Ni(O2) mostra um estado de vortex vidro bem claro sem qualquer campo magnético externo aplicado, indicado pelas medidas V(I). No segundo sistema, as medidas de transporte indicam a formação de clusters de vórtices na camada supercondutora sobre os nanodiscos magnéticos devido aos momentos magnéticos deles, e os vórtices induzidos por um único nanodisco podem formar uma fase de vortex vidro. A dimensão do espaçamento entre discos desempenha também um papel muito importante. A amostra com uma distância muito grande entre nanodiscos não mostrou uma curva V(I) com formato ’S’ mas possui uma fase vortex vidro; quando diminui a distância entre discos, as curvas V(I) próximas à temperatura de transição vortex vidro deformaram para um formato ’S’, indicando que os vórtices induzidos pelos diferentes nanodiscos estão interagindo uns com os outros quando as distâncias entre discos são menores do que um valor crítico. / Two phenomena with antagonistic nature together in a hybrid system can have very different properties and one of the samples is the hybrid of superconductivity and ferromagnetism in which many new phenomena can be observed, such as spontaneous vortices. Here two superconducting-ferromagnetic hybrid systems have been studied: one consists of a Nb layer(200 nm) between two layers of ferromagnetic Ni nanoparticles( ∼5 nm), which is prepared by pulsed laser deposition(PLD) with Ar and O2 for the production of Ni nanoparticles; the other consists of a first layer made of ferromagnetic permalloy (Py) nanodisks( ∼1 m)developed by e-beam lithography, with the arrangement of square lattice with certain distances between two adjacent nanodisks, covered by a second layer of Al2O3, both deposited by magnetron sputtering, and finally a third layer of superconducting Nb(200 nm) prepared by PLD. The Ni nanoparticles in the first system are in direct contact with the Nb layer and as a result, the proximity effect in the system is presented. In contrast, the Py nanodisks in the second system are electrically insulated from the Nb layer which can eliminate the proximity effect, thus the interaction between the magnetic nanodisks and superconducting Nb is through the magnetic stray fields of Ni nanodisks only. The microstructure study shows that the nanoparticles made in Ar and O2 gases have very different shapes: one (prepare in Ar) is cubic and the other (prepared in O2) is spherical. The different shapes of the Ni nanoparticles have very different influence on the superconducting properties of the Nb layer: the sample with Ni (Ar) nanoparticles does not show a vortex glass transition and the sample with Ni (O2) nanoparticles shows a very clear votex glass state without any external magnetic field applied, indicated by the V(I) measurements. In the second studied system, the transport measurements indicate the formation of vortex clusters in the superconducting layer on the top of the magnetic nanodisks due to the magnetic moments of them and the vortices induced by a single nanodisk may form a vortex glass phase. The spacing dimension between the disks plays a very important role as well. The sample with very large distance between the nanodisks does not show an ’S’ shape V(I) curve but has a vortex glass phase; when decrease the distance between the disks, the V(I) curves near the vortex glass transition temperature deformed to a ’S’ shape, indicating that the vortices induced by different nanodisks are interacting with each other when the distance between the disks are smaller then an critical value.

O objetivo deste trabalho foi a análise do movimento do fluido dentro de um segmento de vórtice em anel gerado através da ação magnetohidrodinâmica e o monitoramento do seu movimento resultante, de modo a oferecer condições de visualização usando velocimetria a laser com técnica de processamento de imagens de partículas envolvidas na circulação. O objetivo final desta linha de pesquisa é que através de análises de dados como as velocidades envolvidas na circulação obtida, possa modelar corpos em movimento em fluidos, de forma que o arrasto devido ao seu deslocamento possa ser reduzido. O movimento circulatório a que foi submetido o fluido sem meios mecânicos, ou seja, por meio de uma força resultante da ação de campos conjugados, teve a função de criar campos de baixa pressão tendo, para isso, acelerado o fluido em um circuito fechado restrito pela atuação da força e das paredes da célula de ensaio. O movimento do fluido, com a leitura da variação de velocidades em pontos diferentes do circuito teve o auxílio de um equipamento ótico que forneceu todas as variações, mesmo as mínimas, mostrando que tal aparato pode ser desenvolvido para a obtenção de melhores resultados. / The aim of this work involves the analysis of fluid flow, using sea water stimulated by localised magnetohydrodynamic induction within an experimental glass sided receptacle. The above mentioned apparatus simulated one segment of a three dimensional apparatus capable of creating a flow pattern very similar to that of a vortex ring. Particle Image Velocimetry techniques using a copper vapour laser with computerised image and data acquisition system were used to analyse the flow in the experimental segment. The final aim of this line of research is to be able to eventually model the shape of bodies in movement within a fluid when combined with the use of a magnetohydrodynamically induced flow field in such a way as to significantly reduce fluid drag forces on the body. Circulatory movement was induced in the fluid within the confines of the experimental tank using a locally applied Lorentz field force between electrodes to accelerate the fluid. Both the electrical and magnetic fields were controlled independently using separate external rectified a.c. circuits. The aim of the fluid movement described above was to induce low static pressure over a specific surface area. The analysis of the fluid movement, including the measurement of velocities in different points of the circuit was attained using specialised optical equipment linked to a computerised data acquisition and analysis system. The results, which included exceptionally low velocity readings, showed thatsuch equipment possesses the potential for developed for the attainment of better results in the future.

A Corrente do Brasil (CB) é a Corrente de Contorno Oeste (CCO) que ocupa a parte mais externa da plataforma continental sudeste brasileira e o talude continental e está centrada entre as isóbatas de 200 e 1000 m (Stramma & England, 1999). A CB flui ao largo do sudeste brasileiro sustentando a característica das CCO\'s, que é apresentar intensa atividade de mesoescala (Campos, 1995). Dentre as feições formadas estão os Vórtices de Cabo de São Tomé (VCST) e Cabo Frio (VCF). As causas da grande atividade vortical da CB e processos envolvendo o crescimento dos meandros foram extensivamente estudados (Campos, 1995; Silveira et. al. 2004). No entanto, o conhecimento acerca dos padrões de ocorrência dessas feições, ainda não é completo. Esse é o objetivo desse estudo, no qual foram utilizados, dados hidrográficos e de corrente de três Comissões Oceanográficas para localizar o Eixo de Velocidade Máxima da CB, utilizado para nortear a digitalização manual dos VCF e VCST sobre de um conjunto de 8 anos de imagens MODIS de TSM no período de 2003-2010. As curvas digitalizadas foram analisadas estatisticamente. Dos 258 vórtices que foram digitalizados 101 são relativos ao VCST e 157 relativos ao VCF, o que representou uma ocorrência de 60,14% nas imagens analisadas. O VCF apresentou um padrão mais propagante no verão e padrão de crescimento estacionário com o desprendimento de alguns vórtices na direção sul no outono e inverno. Todas as estações evidenciaram que 24º S - 42º W é a região de formação do VCF. O VCST apresentou um padrão de crescimento estacionário para as quatro estações, com o desprendimento de alguns vórtices isolados principalmente no outono e inverno. A maior concentração de curvas se deu em 22,5º S - 40,5º W, evidenciando o seu sítio de formação. A primavera apresentou maior alternância de formação entre os dois vórtices. A maior simultaneidade foi encontrada no verão. A média de tamanho do eixo maior foi de 73,13 km para o VCST e 112,03 km para o VCF. No que tange à forma, ambos são preferencialmente elípticos, tendo o VCF direção de crescimento NE - SO e o VCST direção L - O. Os tamanhos máximos do eixo maior de ambos os vórtices (~200 km) foram encontrados em 2010, um ano aparentemente atípico. / The Brazil Current (BC) is the Western Boundary Current (WBC) flowing along the outer part of the Brazilian southeastern continental shelf and continental slope and is centered between the isobaths of 200 and 1000 m (Stramma & England, 1999). The BC flows off Brazilian Southeast Coast sustaining a feature of WBC\'s, which present intense mesoscale activity (Campos , 1995) . Among these features, the Cabo Frio Eddy (CFE) and Cabo de São Tomé Eddy (CSTE) are formed. The causes of the large eddy activity of the BC and the processes involving the growth of meanders have been extensively studied (Campos, 1995; Silveira et. al. 2004). However, the knowledge of the patterns of occurrence of these features is not complete yet. That is the goal of this study, in which were used, hydrographic and current data of three Oceanographic Cruises to locate the BC Maximum Velocity Axis, used to guide the manual scanning of the CFE and CSTE on a set of eight years (2003-2010) of MODIS SST images. The digitalized curves were analyzed statistically. Of the 258 vortices that have been scanned 101 are relative to CSTE and 157 related to the CFE, which represented 60.14 % of the occurrences in the total images analyzed. The CFE presented a propagating characteristic during the summer and steady growth with the release of some eddies southbound in the autumn and winter. All seasons showed that 24 º S - 42 º W is the region where the CFE is formed. The CSTE presented a steady growth for the four seasons, with the detachment of some isolated eddies mainly in autumn and winter. The largest concentration of curves occurred at 22.5 ° S - 40.5 ° W, showing that this is the site of its formation. The spring had the highest alternating formation between the two eddies. The most common concurrency was found in the summer. The average size of the major axis was 73.13 km for the CSTE and 112.03 km for the CFE. Regarding the form, both are preferably elliptical, with the CFE growth direction NE - SW and CSTE growth direction E - W. The maximum sizes of the major axis of both (~ 200 km) were found in 2010 , apparently an atypical year.

A Corrente do Brasil (CB) é a Corrente de Contorno Oeste (CCO) que ocupa a parte mais externa da plataforma continental sudeste brasileira e o talude continental e está centrada entre as isóbatas de 200 e 1000 m (Stramma & England, 1999). A CB flui ao largo do sudeste brasileiro sustentando a característica das CCO\'s, que é apresentar intensa atividade de mesoescala (Campos, 1995). Dentre as feições formadas estão os Vórtices de Cabo de São Tomé (VCST) e Cabo Frio (VCF). As causas da grande atividade vortical da CB e processos envolvendo o crescimento dos meandros foram extensivamente estudados (Campos, 1995; Silveira et. al. 2004). No entanto, o conhecimento acerca dos padrões de ocorrência dessas feições, ainda não é completo. Esse é o objetivo desse estudo, no qual foram utilizados, dados hidrográficos e de corrente de três Comissões Oceanográficas para localizar o Eixo de Velocidade Máxima da CB, utilizado para nortear a digitalização manual dos VCF e VCST sobre de um conjunto de 8 anos de imagens MODIS de TSM no período de 2003-2010. As curvas digitalizadas foram analisadas estatisticamente. Dos 258 vórtices que foram digitalizados 101 são relativos ao VCST e 157 relativos ao VCF, o que representou uma ocorrência de 60,14% nas imagens analisadas. O VCF apresentou um padrão mais propagante no verão e padrão de crescimento estacionário com o desprendimento de alguns vórtices na direção sul no outono e inverno. Todas as estações evidenciaram que 24º S - 42º W é a região de formação do VCF. O VCST apresentou um padrão de crescimento estacionário para as quatro estações, com o desprendimento de alguns vórtices isolados principalmente no outono e inverno. A maior concentração de curvas se deu em 22,5º S - 40,5º W, evidenciando o seu sítio de formação. A primavera apresentou maior alternância de formação entre os dois vórtices. A maior simultaneidade foi encontrada no verão. A média de tamanho do eixo maior foi de 73,13 km para o VCST e 112,03 km para o VCF. No que tange à forma, ambos são preferencialmente elípticos, tendo o VCF direção de crescimento NE - SO e o VCST direção L - O. Os tamanhos máximos do eixo maior de ambos os vórtices (~200 km) foram encontrados em 2010, um ano aparentemente atípico. / The Brazil Current (BC) is the Western Boundary Current (WBC) flowing along the outer part of the Brazilian southeastern continental shelf and continental slope and is centered between the isobaths of 200 and 1000 m (Stramma & England, 1999). The BC flows off Brazilian Southeast Coast sustaining a feature of WBC\'s, which present intense mesoscale activity (Campos , 1995) . Among these features, the Cabo Frio Eddy (CFE) and Cabo de São Tomé Eddy (CSTE) are formed. The causes of the large eddy activity of the BC and the processes involving the growth of meanders have been extensively studied (Campos, 1995; Silveira et. al. 2004). However, the knowledge of the patterns of occurrence of these features is not complete yet. That is the goal of this study, in which were used, hydrographic and current data of three Oceanographic Cruises to locate the BC Maximum Velocity Axis, used to guide the manual scanning of the CFE and CSTE on a set of eight years (2003-2010) of MODIS SST images. The digitalized curves were analyzed statistically. Of the 258 vortices that have been scanned 101 are relative to CSTE and 157 related to the CFE, which represented 60.14 % of the occurrences in the total images analyzed. The CFE presented a propagating characteristic during the summer and steady growth with the release of some eddies southbound in the autumn and winter. All seasons showed that 24 º S - 42 º W is the region where the CFE is formed. The CSTE presented a steady growth for the four seasons, with the detachment of some isolated eddies mainly in autumn and winter. The largest concentration of curves occurred at 22.5 ° S - 40.5 ° W, showing that this is the site of its formation. The spring had the highest alternating formation between the two eddies. The most common concurrency was found in the summer. The average size of the major axis was 73.13 km for the CSTE and 112.03 km for the CFE. Regarding the form, both are preferably elliptical, with the CFE growth direction NE - SW and CSTE growth direction E - W. The maximum sizes of the major axis of both (~ 200 km) were found in 2010 , apparently an atypical year.

O objetivo deste trabalho foi a análise do movimento do fluido dentro de um segmento de vórtice em anel gerado através da ação magnetohidrodinâmica e o monitoramento do seu movimento resultante, de modo a oferecer condições de visualização usando velocimetria a laser com técnica de processamento de imagens de partículas envolvidas na circulação. O objetivo final desta linha de pesquisa é que através de análises de dados como as velocidades envolvidas na circulação obtida, possa modelar corpos em movimento em fluidos, de forma que o arrasto devido ao seu deslocamento possa ser reduzido. O movimento circulatório a que foi submetido o fluido sem meios mecânicos, ou seja, por meio de uma força resultante da ação de campos conjugados, teve a função de criar campos de baixa pressão tendo, para isso, acelerado o fluido em um circuito fechado restrito pela atuação da força e das paredes da célula de ensaio. O movimento do fluido, com a leitura da variação de velocidades em pontos diferentes do circuito teve o auxílio de um equipamento ótico que forneceu todas as variações, mesmo as mínimas, mostrando que tal aparato pode ser desenvolvido para a obtenção de melhores resultados. / The aim of this work involves the analysis of fluid flow, using sea water stimulated by localised magnetohydrodynamic induction within an experimental glass sided receptacle. The above mentioned apparatus simulated one segment of a three dimensional apparatus capable of creating a flow pattern very similar to that of a vortex ring. Particle Image Velocimetry techniques using a copper vapour laser with computerised image and data acquisition system were used to analyse the flow in the experimental segment. The final aim of this line of research is to be able to eventually model the shape of bodies in movement within a fluid when combined with the use of a magnetohydrodynamically induced flow field in such a way as to significantly reduce fluid drag forces on the body. Circulatory movement was induced in the fluid within the confines of the experimental tank using a locally applied Lorentz field force between electrodes to accelerate the fluid. Both the electrical and magnetic fields were controlled independently using separate external rectified a.c. circuits. The aim of the fluid movement described above was to induce low static pressure over a specific surface area. The analysis of the fluid movement, including the measurement of velocities in different points of the circuit was attained using specialised optical equipment linked to a computerised data acquisition and analysis system. The results, which included exceptionally low velocity readings, showed thatsuch equipment possesses the potential for developed for the attainment of better results in the future.

In this dissertation we describe a newly discovered subsurface frontal meander of the North Brazil Undercurrent (NBUC), centered at about 4ºS, 36.5ºW, hereafter Potiguar Eddy (PE). The Potiguar Eddy is an elliptically-shaped eddy, with major and minor axes of approximately 330 and 130 km, with a subsurface signature. It extends vertically from 100 m to 400 m, with maximum velocities of 0.6 m.s-1 and recirculates about 2 Sv of waters from the NBUC. Despite the presence of the PE in subtermocline waters, the surface flow is northwestward throughout the year. The analysis of variability of mooring velocity data in the Potiguar Bight revealed two most important statistical modes of variability (EOFs); one with high amplitudes over most of the portion of the water column which corresponds to the PE, and another one, explaining a lower percentage of the variance, associated with upper-layer processes. The first EOF mode is found to be associated with baroclinic oscillations with periods of about 25-35 days. This signal is also seen in altimetric fields in the Atlantic Ocean. We characterize these signals as Rossby waves, and speculate that the trigger for their generation would be barotropic instability generated by the current shear in the Tropical Atlantic Ocean. Aditionally, with the intent of analyzing the generation process of the PE, we developed Feature Models of the NBUC and Deep Western Boundary Current (DWBC), to be used as basis for developing the initial field for numerical model simulations in a dynamical process-study approach. The Feature Models, developed from observed velocity data, with temperature calculated through the thermal wind equation, and salinity from WOA (2013) climatology, successfully capture the main attributes of the features of interest, and thus are suitable for the investigation of the main characteristics of the flow in the Potiguar Bight. Two numerical experiments were set up; (i) a NBUC-only experiment, with maximum depth of 1500 m, and (ii) a NBUC-DWBC experiment, with a maximum depth of 5500 m. The Potiguar Eddy was formed in both experiments, with maximum velocity, core depth and size consistent with synoptic observations. As a result, the PE can be generated by a velocity field containing only the NBUC; and the DWBC - induced vertical shear seems to play a part on the eddy\'s characteristics (vertical extent, maximum velocities, etc), since the PE had different formation processes in the two experiments. / Nesta tese descrevemos o Vórtice Potiguar (VP): um meandro frontal da Subcorrente Norte do Brasil (SNB) recentemente identificado na costa nordeste brasileira, com núcleo em aproximadamente 4ºS e 36,5ºW. O VP tem formato elíptico com maior e menor eixos medindo 330 e 130 km, aproximadamente, intensificado em subsuperfície. O vórtice se estende verticalmente de 100 a 400 metros, com velocidades máximas de 0,6 m/s-1, recirculando cerca de 2 Sv das águas da SNB. Apesar da presença do vórtice na termoclina, o fluxo em superfície é para noroeste durante todo o ano. A análise da variabilidade da velocidade coletada em fundeio na Bacia Potiguar revela dois principais modos estatísticos de variabilidade; um com maiores amplitudes na porção da coluna de água correspondente ao VP, e um outro modo, que explica menor porcentagem da variância da série de dados original, associado a processos ligados à camada de superfície. O primeiro EOF é associado a oscilações baroclínicas com períodos de 25 a 35 dias. Este sinal também é identificado em altimetria no Atlântico. Nós caracterizamos esses sinais como expressão de ondas de Rossby, e especulamos que o gatilho para a geração das mesmas seria a instabilidade barotrópica gerada pelo cisalhamento de correntes no Atlântico Tropical. Adicionalmente, com o intuito de analisar os processos de geração do VP, nós desenvolvemos modelos de feição da SNB e Corrente Profunda de Contorno Oeste (CCP), para serem usados como base para o desenvolvimento do campo inicial para simulações de modelagem numérica em uma abordagem de estudo de processo dinâmico. Os Modelos de Feição, desenvolvidos a partir de dados de velocidade, com densidade e temperatura calculados a partir da relação do vento térmico e salinidade da climatologia WOA (2013), capturam os principais atributos das feições de interesse com sucesso, sendo adequados para a investigação das principais características do campo de correntes na Bacia Potiguar. Dois experimentos numéricos foram realizados: (i) Somente SNB, com profundidade máxima de 1500 m, e (ii) SNB + CCP, com profundidade máxima de 5500 m. O VP foi gerado em ambos os experimentos, com velocidade máxima, profundidade do núcleo e tamanho consistentes com observações sinóticas. Assim, temos que o VP pode ser gerado em um campo de velocidades contendo somente a SNB, e que o cisalhamento vertical induzido pela presença da CCP parece ter um papel importante nas características do mesmo (extensão vertical, velocidades máximas, etc), uma vez que o VP teve um processo de formação diferente em cada experimento.