Mecânica Computacional

CON10-0530 - A CFD ANALYSIS OF GAS-FLOW IN A SUPERSONIC EJECTOR
Castro, Thaís Piva¹; Lima, Rosiane Cristina²; Ribeiro, Lincoln Nascimento¹; Zaparoli, Edson Luiz¹; Andrade, Claudia Regina^1
1Instituto Tecnológico de Aeronáutica; ²Vale Soluções em Energia
Resumo: In spite of ejector have low efficiency, it is attractive due to lack of moving parts, low cost and high reliability. Supersonic ejectors are widely used in different applications such as aerospace, propulsion and refrigeration. An ejector is a simple device since that it consists of four main unmoving components: primary nozzle, secondary inlet, mixing chamber and diffuser. Such pumps are characterized by the exchange of the kinetic energy of the primary fluid with the secondary fluid in a mixing chamber. In this work the mathematical model of this compressible flow is numerically solved using finite volume method with a coupled pressure-based approach. An adaptive mesh refinement is employed to capture shock reflections and shock-mixing layer interaction. Numerical results for the ejector pump efficiency was compared with available experimental literature data. Finally, it was done a numerical simulation varying the mass flow at the second inlet analyzing the increase pressure between the second inlet and diffuser outlet of a supersonic ejector.The simluation results shows that the increase pressure was reduced when the mass flow in second inlet was increased.
Palavras-chave: Ejector; Supersonic; Compressible; Gas; CFD.
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CON10-0130 - A TÉCNICA DOS MÚLTIPLOS DOMÍNIOS APLICADA À GERAÇÃO DE MALHAS NO SOFTWARE ANSYS CFX-MESH
Antoniacomi, Luís Augusto Magalhães¹; Souza, Sandi Itamar Schafer de^2
1Universidade Federal de Mato Grosso; ²Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Resumo: Neste trabalho será apresentada a técnica de múltiplos domínios aplicada à estimativa do coeficiente de arrasto do perfil aerodinâmico NACA0008. Dentro desta proposta foram efetuadas diversas simulações, em algumas empregou-se a técnica de múltiplos domínios e em outras a de simples domínio. Foi realizada também uma revisão histórica sobre a geração de malhas, assim como o estudo sobre os parâmetros adequados de geração desta, tais como o modelo de turbulência e y+. A ideia base deste trabalho é demonstrar como uma técnica simples pode gerar um efeito tão relevante, como a redução do número de elementos de uma malha pela metade, mantendo-se a mesma precisão nos resultados.
Palavras-chave: Geração de Malhas; CFD; CFX-Mesh.
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CON10-2338 - ABORDAGEM WEB PARA ORIENTAR A MODELAGEM E SIMULAÇÃO DINÂMICA UNIDIMENSIONAL DE SISTEMAS DE ENGENHARIA
Pepplow, Luiz Amilton¹; Silva, Jonny Carlos da²; Sanches, Pablo^1
1UTFPR; ²UFSC
Resumo: Este trabalho apresenta abordagem web para auxiliar a modelagem de sistema de engenharia que represente um sistema físico real, pela reutilização de modelos que descrevem um determinado comportamento dinâmico com vistas a sua implementação em ambiente virtual de modelagem e simulação dinâmica unidimensional para análise de comportamento. Estes modelos foram previamente representados, testados e validados em diferentes aplicações industriais e acadêmicas. O objetivo é reduzir os esforços de engenharia empreendidos na construção de modelos dinâmicos de simulação, os quais envolvem grande complexidade e diferentes níveis de abstração em diferentes domínios energéticos e de conhecimento como a matemática e a física. A construção do modelo baseia-se na análise físico-matemática, nas leis da física que caracterizam um sistema particular. São estabelecidas associações entre conceitos e características de efeitos físicos (resistivo, capacitivo e indutivo) e as propriedades físicas do sistema, características de dimensionamento de componentes e das análises dinâmicas possíveis de verificação, organizados e descritos em uma Base de Conhecimento (BC). Para auxiliar o processo de representação computacional adotou-se o software Protege versão Frames no formato de representação RDF (Resource Description Framework) de acordo com o protocolo OKBC (Open Knowledge Base Connectivity), o qual possibilita a geração de código computacional que permite implementações computacionais (como em sistema especialista ou tutorial inteligente utilizando a shell CLIPS). Além disso, proporciona o estabelecimento de Queries (encadeamento lógico de busca) para analisar as instâncias (saídas) dos modelos gerados permitindo assim a verificação da representação do conhecimento por meio de uma interface WEB. A aplicabilidade e usabilidade da abordagem foram avaliadas com o desenvolvimento de atividades práticas envolvendo alunos e professores do curso de Engenharia Mecânica da UTFPR. Os resultados demonstram a aplicabilidade na melhoria do processo de ensino-aprendizagem de Engenharia e na preparação de profissionais das áreas industriais no desenvolvimento de produtos.
Palavras-chave: Modelagem e simulação dinâmica; Aprendizado web; Representação do conhecimento.
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CON10-1847 - ADAPTAÇÃO TIPO H APLICADA À SIMULAÇÃO DE RESERVATÓRIOS DE PETRÓLEO 2D NO REGIME TRANSIENTE USANDO PROGRAMAÇÃO ORIENTADA A OBJETOS EM C++
Compasso, Arthur Falbo¹; Lyra, Paulo Maciel¹; da Silva, Rogério Soares¹; de Carvalho, Darlan Karlo Elisiário¹; da Silva, Erika Oliveira^1
1UFPE
Resumo: No presente trabalho foi desenvolvido um programa computacional para refinamento adaptativo de malhas "tipo h" 2D, utilizando os conceitos de programação orientada a objetos em C++. Este programa foi implementado com o uso de um gerenciador de malhas chamado FMDB (Flexible Distributed Mesh Data Base). A adaptação de malhas tipo h é usada para se obter a nova discretização do domínio, e ela trabalha não apenas no enriquecimento da malha, mas também no sentido contrário pelo reagrupamento de elementos. A determinação do reagrupamento ou enriquecimento se dá através de um indicador de erros "a posteriori". O programa computacional de adaptação, análise de erros e interpolação linear de dados foi incorporado a um programa de análise via método dos volumes finitos com formulação tipo IMPES (Implicit Pressure Explicit Saturation) para a simulação de escoamentos bifásicos em meios porosos. Um exemplo modelo de adaptação no regime transiente na solução de um escoamento bifásico é apresentado para demonstrar o funcionamento das ferramentas desenvolvidas.
Palavras-chave: adaptação de malhas; programação orientada a objeto; simulação de reservatórios; C++.
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CON10-2081 - ANÁLISE COMPARATIVA ENTRE OS MÉTODOS DAS PENALIDADES E DOS MULTIPLICADORES DE LAGRANGE EMPREGADOS NO MÉTODO SEM MALHA DE GALERKIN
Campos, Lucas Silveira¹; Viana, Dianne Magalhães^1
1Universidade de Brasília
Resumo: Os métodos sem malha têm sido propostos na literatura como uma alternativa ao método dos elementos finitos principalmente em problemas que apresentam grandes deformações, crescimento de trincas, mudança de fase, etc. O método sem malha de Galerkin (EFG) emprega o método dos mínimos quadrados móveis (MMQM) para aproximar a função que descreve uma determinada grandeza, por exemplo, o deslocamento, em um domínio discretizado por meio de um conjunto de pontos. As aproximações são construídas a partir de três componentes: função peso de suporte compacto, associada a cada ponto; uma base, geralmente polinomial; e um conjunto de coeficientes que dependem da posição. O critério do delta de Kronecker não é satisfeito pelas funções de forma do EFG; isto dificulta a imposição das condições de contorno essenciais. Várias técnicas foram desenvolvidas para a aplicação destas condições de contorno, incluindo os multiplicadores de Lagrange, métodos variacionais modificados, acoplamento com elementos finito e o método das penalidades. Neste trabalho é realizada uma análise comparativa entre métodos das penalidades e dos multiplicadores de Lagrange utilizados na aplicação das condições de contorno em problemas de elasticidade linear no que diz respeito à eficiência e à precisão do EFG. Estudos de casos 2D envolvendo uma viga de Timoschenko, uma aplicação de condições de contorno de Dirichlet e uma placa com furo são efetuados.
Palavras-chave: método sem malha de Galerkin; condições de contorno; método das penalidades.
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CON10-1322 - ANÁLISE DA PROPAGAÇÃO ACÚSTICA MULTIFREQUENCIAL USANDO MALHAS DE GUIAS DIGITAIS DE ONDAS
Vilela, Ana Paula Freitas¹; Miranda, Ricardo Fortes¹; Duarte, Marcus Antônio Viana^1
1Universidade Federal de Uberlândia
Resumo: A acústica previsional é uma promissora vertente de pesquisa na área das ciências acústicas. Com o auxílio dela é possível durante a fase de projeto, conceber ambientes diferenciados, como por exemplo, igrejas, auditórios e salas de aulas. Tais ferramentas computacionais propiciam qualidade acústica a esses recintos, uma vez que é possível prever os níveis de intensidade sonora que alcançarão os receptores nas mais variadas posições, evitando tratamentos futuros desnecessários para atingir os requisitos almejados por cada projeto, como a clareza, inteligibilidade, tempo de reverberação entre outros. Dentre as inúmeras metodologias apresentadas na bibliografia, as Guias Digitais de Ondas foram adotadas em virtude da facilidade de implementação e eficiência apresentadas nos resultados. Diferentemente de outras técnicas de mesma classificação, ou seja, que são baseadas no comportamento da onda acústica, as Guias Digitais de Ondas partem da solução da Equação Unidimensional da Onda. A malha é constituída por juntas da dispersão, que são pontos em que ocorrem a interconexão dos segmentos de guias e todas as informações são obtidas nesses pontos. As caracterizações da fonte, do meio e dos obstáculos são feitos através da impedância desses materiais e a transferência da informação é obtida através de um delay, possibilitando que a propagação da onda. Numa tentativa de simular um ambiente cujas características se aproximem do mundo real, foram simuladas geometrias em 2-D com obstáculos, submetidas à fonte sonora multifrequencial. Além disso, foi tomado o cuidado de quantificar índices de absorção diferenciados para cada banda de frequência, verificando a capacidade da técnica em simular, absorção, reflexão, transmissão e difração. Os resultados apresentados são satisfatórios, conseguindo representar o fenômeno físico com sucesso.
Palavras-chave: Acústica Previsional; Guias Digitais de Ondas; Juntas de Dispersão; Impedância; Bandas de Frequência.
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CON10-0248 - ANÁLISE DE CONVERGÊNCIA NA SOLUÇÃO NUMÉRICA DO ESCOAMENTO DE POLÍMEROS EM CANAIS
Zdanski, Paulo Sergio Berving¹; Vaz Júnior, Miguel¹; José, David Roza¹; Dias, Allan Patrick Cordeiro^1
1UDESC
Resumo: A análise experimental do escoamento de polímeros fundidos no interior de canais é extremamente limitada devida a vários fatores, dentre os quais podem-se citar: elevadas pressões de trabalho e pequenas dimensões geométricas envolvidas no processo. Neste contexto, uma análise numérica computacional se torna interessante, podendo fornecer uma previsão do comportamento do escoamento com custo relativamente baixo. O sucesso de um esquema numérico depende de alguns fatores, podendo-se destacar, acurácia, estabilidade (robustez) e taxa de convergência. Neste trabalho é apresentada uma análise numérica do escoamento de polímeros fundidos no interior de canais com expansão súbita onde algumas técnicas de aceleração de convergência são testadas, a saber: (i) utilização de matrizes Jacobianas completas, (ii) emprego de diferentes condições de contorno para a equação da pressão e (iii) utilização de diferentes estimativas iniciais (perfis) para as variáveis do problema. O esquema numérico utilizado consiste na utilização da técnica de diferenças finitas para a discretização das equações de governo. A abordagem de fluido Newtoniano generalizado é adotada para modelar o problema físico que consiste na solução acoplada das equações de conservação de massa, quantidade de movimento e energia. O escoamento foi considerado laminar e incompressível. A relação constitutiva conhecida como lei de Cross é utilizada para descrever o comportamento não-Newtoniano do polímero (determinação da viscosidade aparente). As principais análises realizadas consistiram no estudo da variação dos resíduos máximo e médio durante o processo iterativo em função das diferentes técnicas empregadas. Entre os principais resultados obtidos destaca-se a constatação de que a utilização de condições de contorno para a pressão a partir das equações de quantidade de movimento torna o processo de convergência mais estável.
Palavras-chave: Análise numérica; Escoamento de polímeros; Estudo de convergência; Diferenças finitas.
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CON10-1980 - ANÁLISE DO MÉTODO DOS ELEMENTOS DE CONTORNO DE PLACAS PARA FORMULAÇÃO REGULAR.
Santana, André Pereira¹; Silva, Samuel Santos¹; Gonçalves, Rubens Soeiro¹; Martins, Francisco de Assis Borges Lima Martins¹; Martins, Karlos Roberto da Silva Braga²; Rodrigues, Jean Robert Pereira¹; Martins, Keyl Carlos Ribeiro³; Morgado, Anderson Nobate^3
1Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnológia do Maranhão; ²Universidade Estadual de Campinas; ³Instituto Federal do Maranhão
Resumo: Este trabalho apresenta a formulação do método dos elementos de contorno de placas finas isotrópicas. As formulações utilizam soluções fundamentais da elastoestática independentes do tempo e os termos inércia são considerados nulos. São determinados deslocamentos ao longo da placa considerando em toda a formulação o ponto fonte fora da placa e comparados com o ponto fonte no contorno da placa. Os resultado numéricos apresentam boa concordância com os resultados disponiveis na literatura.
Palavras-chave: Elementos de Contorno; Placas; singularidades.
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CON10-1091 - ANÁLISE DOS EFEITOS DA VELOCIDADE DE PROCESSAMENTO NA TÉCNICA DE PRENSAGEM EM CANAIS EQUIANGULARES VIA O MÉTODO DOS ELEMENTOS FINITOS
Medeiros, Neil de¹; Moreira, Luciano Pessanha¹; Lins, Jefferson Fabrício Cardoso¹; Gouvêa, Jayme Pereira de^1
1Universidade Federal Fluminense
Resumo: O presente trabalho tem como objetivo analisar, via o método dos elementos finitos, a influência da velocidade de processamento de materiais metálicos por meio da técnica de prensagem em canais equiangulares (PCEA) sobre as previsões de carga e deformação plástica efetiva, utilizando-se o programa Ansys 11.0. Para tanto, um tarugo com propriedades mecânicas próximas àquelas obtidas em condições de tração uniaxial para um aço LI (Livre de Intersticiais) e comportamento plástico descrito segundo a lei de encruamento de Peirce combinada ao critério de plasticidade isotrópico de von Mises, foi deformado por um único passe de prensagem, em temperatura ambiente, através de matrizes com geometrias distintas. As configurações geométricas empregadas para o ferramental envolveram a ausência de raios de adoçamento, apenas o raio externo e raios de adoçamento idênticos. Além disso, o ângulo de interseção dos canais da matriz foi de 90º para todos os arranjos geométricos considerados. De forma geral, os resultados mostraram que a carga e a deformação plástica efetiva possuem forte dependência com a geometria da matriz e, em menor grau, com relação às variações de velocidade. Assim, para uma dada velocidade, as maiores previsões de carga e deformação efetiva foram observadas em ausência de raios de adoçamento, seguidas por valores intermediários quando foram adicionados raios idênticos, enquanto que a matriz compostas por somente o raio externo forneceu os menores resultados. Por outro lado, para uma geometria fixa do ferramental, o aumento da velocidade conduziu ao acréscimo da carga de prensagem e da deformação efetiva. Estas características foram confirmadas pelas curvas tensão x deformação efetivas, as quais evidenciaram que o aumento da velocidade conduz a níveis de encruamento mais severos.
Palavras-chave: Método dos elementos finitos; Prensagem em canais equiangulares; Lei de encruamento de Peirce; Critério de von Mises; Aço LI.
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CON10-1598 - ANÁLISE ESTÁTICA DE DUTOS ORTÓTROPOS UTILIZANDO-SE UM ELEMENTO FINITO DE CASCA CILÍNDRICA
Mendonca, Angelo Vieira¹; Menezes Junior, Raimundo Aprígio de^2
1Departamento de Engenharia Civil e Ambiental,CT, UFPB; ²Programa de Pos-Graduação em Engenharia Mecânica, UFPB
Resumo: Neste trabalho é descrito um elemento de casca cilíndrica incorporando materiais ortótropos, que pode ser entendido como a extensão do elemento finito CYS (proposto originalmente por Djoudi e Bahai para materiais isótropos). Esse elemento de casca cilíndrica possui quatro nós funcionais com cinco graus de liberdade por nó e tem como principal característica, representar superfícies cilíndricas com aproximação geométrica exata. Além disso, são exibidas as formas explicitas da matriz de rigidez. Exemplos são apresentados para demonstrar a eficiência do elemento finito utilizado em problemas de dutos e comparados com valores analíticos quando disponíveis.
Palavras-chave: Casca; MEF; ortotropia.
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CON10-0117 - APLICAÇÕES DO MÉTODO DOS ELEMENTOS DE CONTORNO EM PROBLEMAS COM CARGA DE DOMÍNIO
Vera-Tudela, Carlos Andrés Reyna^1
1Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro
Resumo: O Método dos Elementos de Contorno (MEC) é uma técnica numérica importante dentro da mecânica computacional e diversos algoritmos foram desenvolvidos para resolver os mais variados problemas das ciências e engenharias. Um problema clássico está relacionado com a aplicação de cargas de domínio como, por exemplo, o peso próprio, forças centrifugas e outros. Uma técnica recente e que apresenta ótimos resultados neste tipo de problemas dentro do MEC é a formulação com Dupla Reciprocidade que tem a vantagem de não precisar do uso de células para discretizar o domínio do problema, assim a discretização mantém a filosofia do MEC que é a divisão em somente elementos de contorno e a utilização de pontos internos a fim de determinar deslocamentos e tensões no domínio do problema. A Dupla reciprocidade foi apresentada inicialmente para resolver problemas de autovalores e autovetores. Seus resultados mostraram-se equivalentes aos conseguidos pelo Método dos Elementos Finitos, mas com uma quantidade de dados de entrada bem mais reduzida. Esta técnica consiste do emprego de soluções fundamentais independentes do tempo, juntamente com um procedimento que elimina todas as integrações no domínio, mesmo originárias do processo de transciência ou da presença de ações no interior do sistema. O MEC e a técnica da Dupla Reciprocidade também tem se mostrado muito eficiente no tratamento de problemas da elastodinâmica 2D e em simulações de problemas da mecânica da fratura, em cálculo de autovalores, etc. Recentemente foi desenvolvida esta formulação do Método dos Elementos de Contorno com a técnica da Dupla Reciprocidade e os primeiros testes foram para estudar e analisar os exemplos clássicos da literatura, de forma a verificar a validade e precisão do algoritmo. Neste trabalho apresentam-se os resultados de uma seleção cuidadosa de diversas aplicações encontradas na literatura e que vão permitir uma comparação mais detalhada e em situações reais. O fato de ter a solução exata é importante nas comparações realizadas.
Palavras-chave: Método dos Elementos de Contorno; Dupla Reciprocidade; Carga de domínio.
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CON10-0581 - AVALIAÇÃO DE RESULTADOS DE SIMULAÇÃO NUMÉRICA DE ESCOAMENTO SOBRE O PERFIL NACA 2410 UTILIZANDO O OPENFOAM COM DIFERENTES MODELOS DE TURBULÊNCIA
Fernandes, Marcos Paulo Gomes¹; Rocha, Paulo Alexandre Costa¹; Carneiro, Francisco Olimpio Moura^1
1Universidade Federal do Ceará
Resumo: Este trabalho apresenta uma análise computacional do escoamento sobre o perfil aerodinâmico NACA 2410, com o objetivo de verificar o comportamento dos resultados dos coeficientes de arrasto e de sustentação para diferentes ângulos de ataque utilizando três modelos de turbulência (k-épsilon, k-ômega SST e Spalart-Allmaras). O programa utilizado foi o OpenFOAM, que é um pacote de fluidodinâmica computacional de código livre, com capacidades de geração de malha, obtenção da solução e pós-processamento. Os seguintes parâmetros foram utilizados na geração da malha: dez vezes a corda a montante, cinquenta vezes a corda a jusante, quinze camadas sobre o perfil e três ciclos para a caixa de refinamento. Esses parâmetros já se mostraram satisfatórios para a solução numérica em outras situações. Os coeficientes de sustentação e arrasto obtidos para os diferentes ângulos de ataque foram comparados com valores experimentais apresentados na literatura. Os valores dos coeficientes de sustentação em geral foram subestimados, variando de três por cento a baixos ângulos de ataque até trinta e quatro por cento a altos ângulos de ataque, indicando a dificuldade que os modelos de turbulência possuem em prever o ponto de separação da camada limite. As maiores discrepâncias ocorreram nos valores dos coeficientes de arrasto, que apresentaram variações da ordem de mil por cento. Mesmo assim este fato já era esperado, uma vez que os modelos assumem que o escoamento é turbulento sobre todo o perfil, o que não é verdade, pois há uma significativa extensão sobre o mesmo onde o regime é laminar. Constata-se então que a avaliação de desempenho aerodinâmico através de simulação numérica deve ser realizada com cautela, tendo em mente as vantagens e limitações das ferramentas utilizadas.
Palavras-chave: perfil NACA 2410; modelos de turbulência; openfoam.
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CON10-0004 - COMPARISON BETWEEN THE CEBECI AND SMITH AND THE BALDWIN AND LOMAX TURBULENCE MODELS - FINAL RESULTS
Maciel, Edisson Sávio de Góes^1
1Pesquisador
Resumo: The present work is the final part of the study that aims a comparison between the turbulence models of Cebeci and Smith and of Baldwin and Lomax applied to aeronautical and aerospace problems. The Jameson and Mavriplis algorithm is used to perform the numerical experiments. The algorithm is symmetrical, second order accurate in space and time, and the temporal integration is accomplished by a Runge-Kutta type method. The Reynolds average Navier-Stokes equations are solved, using a finite volume formulation and a structured spatial discretization, and the models of Cebeci and Smith and of Baldwin and Lomax are used to describe the turbulence effects in the flow properties. The physical problems of the transonic flow along a convergent-divergent nozzle and the "cold gas" hypersonic flow around a double ellipse configuration are studied. A spatially variable time step is employed to accelerate the convergence of the numerical scheme. The numerical results are compared with experimental or theoretical solutions. These results have demonstrated that the Baldwin and Lomax model is more severe in the nozzle problem, while the Cebeci and Smith model is more severe in the double ellipse problem and more accurate in both examples.
Palavras-chave: Algebraic turbulence model of Cebeci and Smith; Algebraic turbulence model of Baldwin and Lomax; Jameson and Mavriplis algorithm; Navier-Stokes equations; Nozzle and double ellipse problems.
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CON10-1354 - COMPARISON OF DIFFERENT TIME-FREQUENCY ANALYSIS TOOLS IN A SLUG FLOW BASED ON SLUG TRACKING MODEL
Flora, Bruno Fagundes¹; Fabro, Adriano Todorovic¹; Navarro, Juan José Guillermo¹; Arruda, José Roberto de França¹; Souza, Marco Antonio Sampaio Ferraz¹; Mazza, Ricardo Augusto^1
1Unicamp
Resumo: The aim of this work is to compare different time frequency analysis tools in a slug flow. The slug flow is the succession of long gas bubbles which are neither periodic in time nor in frequency. Experimental data mixed with Slug Tracking model, which is an analytical approach, are employed in order to obtain its time variant natural frequencies. The applicability of the Short Time Fourier Transform, Wavelet Transform, Wigner-Ville Distribution and Hilbert-Huang Transform are compared and discussed aiming at discussing advantages and disadvantages of each method in the analysis of the time variant behavior of the bubble natural frequency.
Palavras-chave: Taylor bubble; Short Time Fourier Transform; Wavelet Transform; Wigner-Ville Distribution; time-frequency analyze; Hilbert-Huang Transform.
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CON10-2153 - COMPORTAMENTO FLUIDODINÂMICO E METODOLOGIA DE PROJETO DA CÂMARA DE PLENUM DE UM LEITO FLUIDIZADO
Estumano, Diego Cardoso¹; Lourenço, Reimar de Oliveira¹; Macêdo, Emanuel Negrão¹; Mesquita, André Luis Amarante^2
1Universidade Federal do Pará; ²SOLVE, Sistemas Industriais, Engenharia e Representações Ltda
Resumo: O Leito fluidizado é um equipamento que pode ser frequentemente utilizado nos mais diversos ramos da indústria, com uma boa diversidade de aplicações, destacando-se, dentre outras, a síntese de reações catalíticas, combustão e gaseificação, recobrimento e secagem. Uma parte importante e que merece destaque neste tipo de equipamento é a câmara de plenum, visto que o dimensionamento desta parte do equipamento pode influenciar de forma determinante a operação de fluidização das partículas no leito. Neste trabalho nós iremos estudar o comportamento fluidodinâmico, em duas dimensões, da câmara de plenum, de um leito fluidizado convencional, usando a técnica dos volumes finitos em um código de CFD (Computational Fluid Dynamics). Os dados simulados foram obtidos através do uso de um pacote comercial de CFD, sendo obtidos perfis de velocidade e pressão. Uma revisão da metodologia de projeto do plenum será apresentada e discutida juntamente com as simulações numéricas.
Palavras-chave: Plenum; Leito Fluidizado; Fluidodinâmica Computacional.
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CON10-1486 - EFEITO DA DEFORMAÇÃO POR CORTANTE EM PÓRTICOS PLANOS E ESPACIAIS: ANÁLISE ELÁSTICA PELO METODO DOS ELEMENTOS DE CONTORNO
Cruz, José Marcilio Filgueiras¹; Santos, Raphael Seixas²; Mendonça, Ângelo Vieira^3
1Programa de Pós-Graduação em Eng Mecanica, CT, UFPB, João Pessoa, PB - CEP: 58.051-900; ²PIBIC- Depto de Engeharia Civil e ambiental, CT, UFPB, João Pessoa, PB - CEP:58.051-900; ³Depto de Engeharia Civil e ambiental, CT, UFPB, João Pessoa, PB - CEP: 58.051-900
Resumo: Neste artigo é apresentada uma estrategia conveniente para a montagem das matrizes de influência de pórticos planos e espaciais utilizando o método dos elementos de contorno. Além disso, a representação integral dos pórticos é feita utilizando soluções fundamentais que incorporam o efeito da deformação por cortante no problema de flexão em cada barra. Resultados numéricos são apresentados envolvendo estudos de convergência associados a variação do índice de esbeltez dos componentes estruturais
Palavras-chave: Deformações por Cortante; Pórtico; MEC.
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CON10-1389 - EMPREGANDO CONTORNO VIRTUAL EM ELEMENTOS DE CONTORNO
Anflor, Carla Tatiana Mota^1
1UnB - Gama
Resumo: A principal característica do Método dos Elementos de Contorno (MEC) é a presença de malha apenas no contorno do domínio. Porém, quando o ponto fonte e o ponto campo são coincidentes, observa-se singularidade no método de integração. Dependendo da posição do ponto de colocação e o elemento sendo integrado, o integrando pode apresentar um comportamento regular, quase-singular, fracamente singular ou fortemente singular. Tais integrandos devem ser solucionados analiticamente. O objetivo deste trabalho é evitar o cálculo analítico de integrais empregando um contorno virtual para que as integrações sejam realizadas somente de maneira numérica. No estudo de caso foi usado o problema de Motz e sua respectiva solução analítica.
Palavras-chave: singularidade; elementos de contorno; integração numérica; contorno virtual.
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CON10-0246 - ESCOAMENTO DE FLUIDOS NÃO-NEWTONIANOS NO INTERIOR DE CANAIS COM CONTRAÇÃO E EXPANSÃO SÚBITAS: UMA ABORDAGEM NUMÉRICA
Zdanski, Paulo Sergio Berving¹; Dias, Allan Patrick Cordeiro¹; José, David Roza^1
1UDESC
Resumo: O escoamento de fluidos não-Newtonianos ocorre em muitas aplicações de engenharia. Um exemplo prático é um processo de fabricação por injeção, que é caracterizado pelo escoamento de um polímero fundido no interior de canais/cavidades. O conhecimento das características do escoamento (velocidades, pressão, temperatura e viscosidade) é de grande interesse para um melhor controle do processo. Além da aplicação tecnológica, o problema em questão também tem sido o escopo de pesquisas de cunho científico, onde alguns aspectos têm sido discutidos, a saber, efeitos do aquecimento por atrito (dissipação viscosa) e perda de carga. Neste contexto, o presente trabalho analisou numericamente o escoamento de polímeros no interior de canais que apresentam um estrangulamento (uma contração seguida de uma expansão). Este tipo de assimetria ocorre tipicamente na entrada de uma cavidade e caracteriza (como primeira aproximação) um canal de ataque. Devido à elevada temperatura do processo, em uma abordagem teórica, o modelo de fluido Newtoniano generalizado se torna adequado para descrever o fenômeno físico de interesse. Neste modelo, as leis de conservação de massa, quantidade de movimento e energia são utilizadas em conjunto com uma relação constitutiva que descreve a reologia do polímero. Esta foi a metodologia adotada no presente trabalho, onde as equações de governo resultantes foram discretizadas utilizando o método de diferenças finitas. Os principais objetivos desta investigação científica consistiram em analisar a relação entre alguns parâmetros típicos deste tipo de processo: efeitos de aspectos geométricos (espessura, h, e comprimento, L, do canal de estrangulamento) sobre a perda de carga (variação de pressão no escoamento) e o aquecimento do polímero devido ao atrito. Os principais resultados obtidos demonstraram que a redução da espessura do canal de estrangulamento, h, aumenta drasticamente a perda de carga enquanto tem um efeito praticamente desprezível sobre o aquecimento do polímero.
Palavras-chave: Dissipação viscosa; Métodos numéricos; Fluidos não-Newtonianos; Contração-expansão.
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CON10-0545 - ESTRATÉGIA DE DISCRETIZAÇÃO E REFINAMENTO DE PAINÉIS TRIANGULARES APLICADA A FORMULAÇÃO H ADAPTATIVA NO MÉTODO DOS PAINÉIS EM 3D
Bragança Alves, Felipe Augusto Ventura de¹; Pessolani, Raul Bernardo Vidal^1
1Universidade Federal Fluminense
Resumo: Uma estratégia de refinamento utilizando painéis triangulares constantes é proposta para a resolução de problemas H-adaptativos no Método dos Painéis em 3D. O Método dos Painéis utilizado é a da combinação das singularidades das fontes e Dipolos que aplicados ao redor de uma superfície genérica e utilizando a condição de contorno de Dirichlet, calcula o escoamento ao redor de uma superfície genérica. O medidor de erros utilizado é a posteriori, ou seja, calcula a divisão dos elementos baseado na diferença entre duas iterações sucessivas. Apresentam-se duas estratégias de refinamento e seleciona-se uma delas, e por meio de dois exemplos pode-se ver a suavidade do refinamento e a aplicabilidade dessa formulação.
Palavras-chave: Métodos Computacionais; Método dos Painéis; Formulação Adaptativa.
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CON10-1590 - ESTUDO DO COMPORTAMENTO MECÂNICO NO ENSAIO DE TRÊS PONTOS DE MATERIAIS COMPÓSITOS POLIMÉRICOS UTILIZANDO ELEMENTOS FINITOS
Guidi, Erick Siqueira¹; Silva, Fernando de Azevedo^1
1Unesp - Faculdade de Engenharia, Campus de Guaratinguetá
Resumo: Algumas conquistas tecnológicas alcançadas nos últimos anos em setores como aeronáutica, aeroespacial, petroquímica e automobilística somente se tornaram possíveis após o desenvolvimento de materiais compostos estruturais. Estes materiais pertencem a uma classe muito ampla, sendo desde polímeros reforçados com fibras, materiais híbridos metal/compósito e concretos estruturais, e outros materiais que possuem matriz metálica ou cerâmica. No presente estudo foi elaborado um programa de simulação computacional do ensaio de flexão por três pontos utilizando o método dos elementos finitos, no software comercial ANSYS 10.0. Esta simulação tem o objetivo de analisar o comportamento estrutural do corpo de prova ensaiado. Os materiais utilizados nas simulações e nos ensaios são dois compósitos laminados constituídos por resina epóxi e PPS (poli fenifeleno sulfato) reforçadas com fibras de carbono, que tem como característica geral aliar a alta resistência das fibras com a baixa densidade da matriz polimérica. Foram realizados também ensaios para validar o programa de simulação. Utilizou-se os dados provenientes da simulação para fazer uma comparação entre dois critérios de falhas estrutural, o método de Tsai-Wu e Hashin. A teoria de Tsai-Wu é considerada um dos critérios de falha mais completos, uma vez que a mesma impõe "simetria" em relação às tensões nas direções 1 e 2 (x e y por exemplo) e, em sua forma tridimensional, leva em conta o efeito da componente hidrostática das tensões, no entanto apresenta alguns problemas, como: são encontradas expressões não esperadas, ex.: falha com carregamentos biaxiais de tração dependentes dos admissíveis de compressão. A teoria de Hashin apresenta um critério de falha iterativo para lâminas reforçadas com fibras unidirecionais, com equações fisicamente baseadas e distintas para cada modo de falha.
Palavras-chave: Compósitos; Elementos Finitos; Simulação.
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CON10-0003 - EXTENSION OF THE STEGER AND WARMING AND RADESPIEL AND KROLL ALGORITHMS TO SECOND ORDER ACCURACY AND IMPLICIT FORMULATION APPLIED TO THE EULER EQUATIONS IN TWO-DIMENSIONS - RESULTS
Maciel, Edisson Sávio de Góes^1
1Pesquisador
Resumo: In this work, the second part of this study, the Steger and Warming and the Radespiel and Kroll schemes are implemented following a MUSCL approach, aiming to guarantee second order accuracy and to achieve TVD properties, and employing an implicit formulation to solve the Euler equations in the two-dimensional space. These schemes are implemented according to a finite volume formulation and using a structured spatial discretization. Both schemes are flux vector splitting ones. The MUSCL approach employs five different types of nonlinear limiters, which assure TVD properties, namely: Van Leer limiter, Van Albada limiter, minmod limiter, Super Bee limiter and -limiter. All variants of the MUSCL schemes are second order accurate in space. The implicit schemes employ an ADI approximate factorization to solve implicitly the Euler equations. Explicit and implicit results are compared, as also the computational costs, trying to emphasize the advantages and disadvantages of each formulation. The schemes are accelerated to the steady state solution using a spatially variable time step, which has demonstrated effective gains in terms of convergence rate according to Maciel. The algorithms are applied to the solution of the physical problem of the moderate supersonic flow along a compression corner. The results have demonstrated that the most accurate solutions are obtained with the Steger and Warming TVD scheme using Van Leer and minmod nonlinear limiters, when implemented in its explicit version. This paper presents the numerical results and the analyses of this study.
Palavras-chave: Steger and Warming algorithm; Radespiel and Kroll algorithm; MUSCL procedure; Implicit formulations; Euler equations.
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CON10-0002 - EXTENSION OF THE STEGER AND WARMING AND RADESPIEL AND KROLL ALGORITHMS TO SECOND ORDER ACCURACY AND IMPLICIT FORMULATION APPLIED TO THE EULER EQUATIONS IN TWO-DIMENSIONS - THEORY
Maciel, Edisson Sávio de Góes^1
1Pesquisador
Resumo: In this work, the first part of this study, the Steger and Warming and the Radespiel and Kroll schemes are implemented following a MUSCL approach, aiming to guarantee second order accuracy and to achieve TVD properties, and employing an implicit formulation to solve the Euler equations in the two-dimensional space. These schemes are implemented according to a finite volume formulation and using a structured spatial discretization. Both schemes are flux vector splitting ones. The MUSCL approach employs five different types of nonlinear limiters, which assure TVD properties, namely: Van Leer limiter, Van Albada limiter, minmod limiter, Super Bee limiter and -limiter. All variants of the MUSCL schemes are second order accurate in space. The implicit schemes employ an ADI approximate factorization to solve implicitly the Euler equations. Explicit and implicit results are compared, as also the computational costs, trying to emphasize the advantages and disadvantages of each formulation. The schemes are accelerated to the steady state solution using a spatially variable time step, which has demonstrated effective gains in terms of convergence rate according to Maciel. The algorithms are applied to the solution of the physical problem of the moderate supersonic flow along a compression corner. The results have demonstrated that the most accurate solutions are obtained with the Steger and Warming TVD scheme using Van Leer and minmod nonlinear limiters, when implemented in its explicit version.
Palavras-chave: Steger and Warming algorithm; Radespiel and Kroll algorithm; MUSCL procedure; Implicit formulations; Euler equations.
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CON10-1563 - IMPLEMENTATION OF THE CONJUGATE GRADIENT METHOD FOR SPARSE MATRIX USING GPU
Pozzo, Liliana de Ysasa¹; Idagawa, Hugo Sakai¹; Turatti, Luiz Gustavo¹; Ferreira, Luiz Otávio Saraiva^1
1Universidade Estadual de Campinas - UNICAMP
Resumo: The majority of problems in engineering do not have analytical solutions, or those solutions have a high computational cost, therefore numerical methods are needed to get those solutions. A significant amount of systems of linear or nonlinear equations is the solution of differential equations, by discretization methods just as finite difference method or finite element method. In general, those systems are very large and have scattered characteristics that help in its numerical solution. However, those linear systems have large dimensions and they require a huge computational power to achieve the solution in a suitable time interval. We present an implementation of Conjugate Gradient method with sparse matrix for parallel processing on graphics processing unit (GPU), reducing the computational cost to get the solution for that type of equations. After this algorithm was implemented, tested and validated, it was used to solve the problem of the 2D wave equation which was discretized using the finite difference method. Finally, the method can be compared in two distinct implementations (CPU - serial form and GPU - parallel form).
Palavras-chave: GPU; parallel programming; Conjugate Gradient Method; graphics computing.
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CON10-0125 - INFLUÊNCIA DO CONJUNTO DE TREINAMENTO NA GENERALIZAÇÃO DE RNAS UTILIZADAS NA ANÁLISE DA FADIGA DE MATERIAIS COMPÓSITOS
Senna, Bremmer Bernardo Vasconcelos de¹; Freire Júnior, Raimundo Carlos Silverio^2
1DEM/CT/UFRN; ²PPGEM/CT/UFRN
Resumo: Em projetos de estruturas e equipamentos submetidos a cargas cíclicas onde se utilizam compósitos como matéria prima, é freqüente a necessidade de grande quantidade de ensaios de fadiga para a obtenção de certo grau de confiança do material. Tais ensaios tornam-se inconvenientes por serem bastante demorados. A solução ideal seria a obtenção da resposta à fadiga desses materiais com o mínimo de ensaios e o máximo de confiança possível. Encontram-se na literatura, vários modelos matemáticos que são utilizados com o intuito de prever a vida desses materiais através de Diagramas de Falha, recentemente se iniciou a utilização com Redes Neurais Artificiais (RNAs). Sabe-se que para que a rede possa dar uma boa resposta é necessário um conjunto de dados que represente bem a característica do comportamento à fadiga do material. Esse trabalho tem como objetivo analisar a influência da escolha do conjunto de dados no treinamento de redes neurais, fazendo um comparativo entre o conjunto de dados que considera as curvas S-N mais avaliadas, que são para R = 10, -1 e 0.1, com outros dois conjuntos de dados onde se troca a curva para R = -1 ou por um R dentro da região de carga variável com predominância da tração ou com predominância da compressão, verificando, desse modo, a região de dados que melhor representa o comportamento geral do material compósito. Para tanto se fez o treinamento de nove materiais extraídos da literatura (definidos pelas siglas: C10, C12, DD16, HTA-913, IM7-977, MAT(0)2, T800-5245, QQ1 e QQ1t), e em seguida analisou-se o comportamento do coeficiente de correlação e do erro médio quadrático para os referidos materiais.
Palavras-chave: Redes Neurais Artificiais; Conjunto de Treinamento; Fadiga; Materiais Compósitos.
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CON10-0834 - MÉTODO DE ELEMENTOS FINITOS GENERALIZADOS COM ALTA REGULARIDADE NA ABORDAGEM DE PROBLEMAS DE VIBRAÇÕES LIVRES NÃO AMORTECIDAS
Suarez, Oscar Alfredo Garcia de¹; Rossi, Rodrigo²; Linzmaier, Paulo Roberto^1
1Universidade de Caxias do Sul; ²Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Resumo: Uma das limtações do Método de Elementos Finitos é a falta de precisão na determinação de altas freqüências. Geralmente os autovetores obtidos pelo Método de Elementos Finitos representam um pequeno percentual do espectro de frequencias do sistema em análise. Esta limitação se agrava quando são utilizados elementos de alta ordem na análise. A falta de precisão se caracteriza pelo surgimento de resultados espúrios para determinados valores de frequência. Este problema fica evidente nos diagramas normalizados de frequência para problemas específicos, onde os valores espúrios para a frequência denotam os ramos acústicos e óticos do espectro. Neste artigo é proposta uma alternativa baseada no Método de Elementos Fintios Generalizado com alta regularidade na abordagem do problema de autovetores de uma barra engastada nas suas extremidades. Os resultados mostram que as funções de enriquecimento utilizadas para construir o espaço de aproximação são capazes de capturar altas freqüencias.
Palavras-chave: Partição da unidade; freqüências naturais; enriquecimento.
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CON10-0884 - MODELAGEM AUTOMÁTICA E ANÁLISE DE DUTOS COM DEFEITOS MEDIDOS POR INSPEÇÃO EM CAMPO
Ferreira, Adriano Dayvson Marques¹; Motta, Renato de Siqueira¹; Afonso, Silvana Maria Bastos¹; Lyra, Paulo Roberto Maciel²; Willmersdorf, Ramiro Brito²; Andrade, Edmundo Queiroz^3
1Departamento de Engenharia Civil, Universidade Federal de Pernambuco Rua Acadêmico Hélio Ramos s/n -; ²Departamento de Engenharia Mecânica, Universidade Federal de Pernambuco Rua Acadêmico Hélio Ramos s; ³CENPES/PETROBRÁS Cidade Universitária Quadra 7 - Ilha do Fundão - Rio de Janeiro - Brasil.
Resumo: Dutos são um dos mais seguros meios utilizados para o transporte de óleo e gás e são de grande preocupação para as indústrias de petróleo, pois estes estão sujeitos a alguns tipos de problemas, em particular a apresentação de defeitos causados por corro-são. A simulação computacional através do método dos elementos finitos (MEF) tem-se mostrado uma das ferramentas mais eficientes para a avaliação correta da integridade estrutural de dutos com defeitos causados por corrosão. Existem poucos trabalhos pu-blicados no qual foram empregados métodos numéricos (MEF) para a estimativa da pressão de ruptura em dutos com defeitos reais de corrosão, pois na sua grande maioria eles são obtidos por cálculos empíricos simplificados ou através de ensaios em laborató-rios. Uma das razões para isso deve-se à necessidade de se ter um mapeamento preciso do perfil real da corrosão, o que acaba dificultando na construção do modelo computa-cional, principalmente na geração da malha de elementos finitos. Neste trabalho será mostrado um procedimento automático para a geração do modelo geométrico e sua malha de elementos finitos de defeitos de corrosão a partir de dados obtidos através de alguma inspeção de campo, criando uma representação suave e mais realista da região corroída. Destaca-se que o código computacional aqui criado possui uma interface gráfica amigável e intuitiva que facilita a entrada dos dados neces-sários para a completa geração do modelo. Para a construção de tais modelos, serão utilizadas ferramentas fornecidas pelo programa MSC.PATRAN, onde serão construídos os módulos que automatizam a gera-ção de todo o modelo. Estes módulos serão escritos através da linguagem de programa-ção PCL (Patran Command Language) e adicionados ao programa PIPEFLAW (Cabral, 2007), desenvolvido pelo grupo PADMEC (Processamento de Alto Desempenho na Mecânica Computacional) da UFPE, onde este já permite a geração de modelos com vários defeitos que podem ter diversas geometrias idealizadas e podem estar localizados em diversas posições ao longo do duto. Serão realizadas análises estruturais não-lineares, fisica e geométrica, de diversos modelos visando obter a pressão interna que leva o duto a ruptura. Para isso será utili-zado o programa de elementos finitos ANSYS.
Palavras-chave: Dutos corroídos; MEF; Patran; ANSYS.
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CON10-1525 - MODELAGEM DE TENSÃO DE PONTE E AUMENTO DA TENACIDADE A FRATURA DE MATRIZ FRÁGIL POR FIBRAS
Wang, Chong¹; Pavan, Alcione Rafael²; Soares, Kellem de Melo^3
1Universidade Federal do Pampa; ²Faculdade Dom Alberto; ³Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul
Resumo: Este trabalho aborda o aumento de tenacidade a fratura por fibras inclinadas aleatoriamente em uma matriz frágil. Modelos matemáticos para calcular a tensão de ponte e a contribuição gerada pelas fibras à energia de fratura são sugeridas. O efeito de atrito também está incluído. O processo da tenacificação pelas fibra é dividida em pré-descolamento da interface fibra/matriz, descolamento e fibra sendo puxada para fora da matriz (pull-out). Na fase pré-descolamento, a competição entre a força de ligação química da interface e da resistência da fibra determina a tensão de ponte. Três modelos são apresentados para a correlação entre a força de tração axial e a aberta da trinca: (1) viga em balanço, (2) deformação de cisalhamento de fibra e (3) rigidez elástica local da matriz perto do ponto onde a fibra sai da matriz. A correlação entre a força de tração axial e comprimento descolado proposto na literatura é empregada na fase de descolagem. A posição final da extremidade móvel de uma fibra totalmente descolada no início de pull-out é obtida em termos da deformação da fibra e da aberta da trinca. No seguido processo de pull-out, atrito linear ou um relacionamento quadrático entre o atrito e o deslocamento é usado de acordo com os tipos de fibra. A influência das propriedades mecânicas da fibra e da matriz sobre a tenacificação é investigada. A comparação dos resultados obtidos com os modelos atuais e com os de experimentos e os de outros modelos na literatura, revelou a necessidade de acrescentar as considerações nos modelos presentes como o efeito de quebra da matriz (spalling), deformação localizada perto do ponto de saída da fibra na matriz, a possibilidade de ocorrência de plasticidade, bem como a correlação entre a força axial de fibra e o avanço da descolagem da interface.
Palavras-chave: tenacificação; composto reforçado por fibra; tensão de ponte; interface fibra/matriz; processo de put-out.
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CON10-0503 - MODELAGEM POR ELEMENTOS FINITOS DE UM ROTOR VERTICAL FLEXÍVEL SOB EFEITOS GIROSCÓPICOS E GRAVITACIONAIS
Agostini, Cristiano Eduardo¹; Capello Sousa, Edson Antonio^1
1Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (Bauru)
Resumo: Neste trabalho, analisaram-se as frequências naturais (axiais, torsionais e de flexão) e a velocidade crítica em um rotor vertical flexível com um disco rígido na extremidade através da modelagem por elementos finitos. A utilização de rotores verticais em engenharia encontra grandes aplicações, mais especificamente, em colunas de perfuração de poços de petróleo. A modelagem matemática baseou-se na teoria de viga de Euler-Bernoulli considerando três deslocamentos e três rotações em cada nó. A equação que governa o movimento foi obtida através da formulação Lagrangeana. O modelo considerou os efeitos à flexão, torção e deformação axial do eixo, além dos efeitos giroscópicos e gravitacionais. O método dos elementos finitos foi utilizado para discretização da estrutura em elementos cilíndricos vazados com 12 graus de liberdade, de forma a simular estruturas tubulares utilizadas em perfurações de poços. As matrizes elementares de massa, rigidez e giroscópica foram explicitadas de maneira forma consistente. A partir das matrizes dos elementos obteve-se o sistema de equações globais que governa o movimento do rotor. As condições de contorno foram consideradas como eixo engastado na extremidade superior e livre na inferior, sendo que toda a massa do disco foi mantida concentrada na parte inferior do eixo. Para obtenção das frequências naturais do sistema rotativo considerou-se o caso de vibrações livres (força externa nula). O sistema a ser resolvido foi transformado para o espaço estado através da mudança apropriada das coordenadas generalidas. A solução do sistema vibratório constitui-se em um problema de autovalores onde foram obtidas as frequências naturais de flexão, torção e axial para uma velocidade constante e conhecida de rotação. Os efeitos giroscópicos foram considerados no modelo, dessa forma, tanto os autovalores quanto os autovetores dependem da velocidade de rotação. A dependência das frequências naturais em relação à velocidade de rotação foi obtida através dos diagramas de Campbell. Um programa de elementos finitos foi implementado no ambiente MATLAB © para efetuar simulações numéricas com a exibição dos diagramas de Campbell, frequências naturais diretas e retrógradas e velocidade crítica para o rotor vertical em estudo. O modelo foi validado atráves de comparações com a literatura existente e modelos analíticos mais simplicados.
Palavras-chave: Elementos Finitos; Dinâmica de Rotores; Vibrações.
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CON10-0381 - MULTI-DOMAIN PARALLEL MATHEMATICAL MODEL TO EVALUATE THE ENVIRONMENTAL IMPACT OF SOLID WASTE DISPOSAL IN THE SOIL
Pereira, Bruno Amaral¹; Araújo, Adriana de Souza Forster¹; Valadão, Izabella Christynne Ribeiro Pinto¹; da Silva, Alexandre José¹; de Castro, José Adilson^1
1Universidade Federal Fluminense
Resumo: The urban solid waste management system in Brazil has the landfill as an economical solution for the final destination. However, the organic matter decomposition mechanism is a relevant aspect that not was completely explored yet. This work aims to compare two mathematical models that evaluate the inorganic ions diffusion and sorption phenomenon and show the computation performance for different cluster and domain configurations. The code validation was carried out by comparison of experimental data obtained in laboratory and field tests. The multi-domain parallel version of the code was constructed using the MPI routines for processors communications. The results showed that the inorganic ions migration process can not be explained completely as result of diffusion, but also by the mass transfer phenomenon of contaminant species and the interstitial liquid of the soil to the own soil particle and vice-versa. It was obtained a super linear speed up behavior for the multi-domain parallel code performance for almost all computations, except when observed a bad loading balance and high network traffic Key words: Solid waste, Diffusion, Sorption, Mass transfer, Parallel computing.
Palavras-chave: Solid waste; Diffusion; Sorption; Mass transfer; Parallel computing.
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CON10-0237 - NUMERICAL ANALYSIS OF MIXED CONVECTION FLOW IN SQUARE ENCLOSURE PARTIALLY HEATED FROM BELOW USING THE MULTIGRID METHOD
Mesquita, Maximilian Serguei¹; De Lemos, Marcelo Jose Santos²; Paula, Luar Santana de^1
1CEUNES - UFES; ²ITA
Resumo: The present work investigates the efficiency of the Multigrid method when applied to solve two-dimensional laminar steady mixed convection flow in a square enclosure with an partially heated from below is investigated numerically. The numerical method includes finite volume discretization with upwind scheme on structure orthogonal regular meshes. Performance of the correction storage (CS) Multigrid algorithm is compared for different numbers of sweeps in each grid level. Up to four grids, for both Multigrid V- and W- cycles, are presented.
Palavras-chave: Multigrid; Numerical method; Mixed convection; heat transfer.
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CON10-1561 - OMNIDIRECTIONAL VISION SYSTEM FOR AGRICULTURAL MOBILE ROBOT NAVIGATION
Lulio, Luciano Cássio¹; Tronco, Mario Luiz²; Porto, Arthur José Vieira^1
1Universidade de São Paulo; ²Universidade Estadual Paulista "Júlio de Mesquita Filho"
Resumo: Computer vision, when used in open and unstructured environments as in the inspection of crops, requires the use of specific vision systems acquiring algorithms prepared for such situations. These algorithms work mainly with images composed of complex objects, textures, shadows and brightness. The present project aims to apply an omnidirectional vision system for mobile robot navigation in agricultural area. The system modeling consists in a convex (hyperbolic) mirror fixed in front of a camera that also remains fixed with its lens facing up (catadioptric association). The hyperbolic mirror with a perspective projection camera would allow image acquisition with single projection center in an omnidirectional system (panoramic or perspective images). Omnidirectional computer vision systems make the acquisition of image within a 360° field of view practicable. The arrangement of convex hyperbolic mirrors with lenses makes a computer vision system structure with larger vertical field of vision. The angle of elevation (φ) is the angle of incidence of light on the mirror surface, and the radial angle (ψ) corresponds to the angle of reflection of light into the image acquiring device. Thus, a pixel coordinate in perspective projection is related to a light-ray direction that reaches the camera sensor and forms a pixel in the polar image. Two methods of image correction were employed. The first one is based on a Polar-to-Cartesian transformation. The radius of the omnidirectional image acquired by the system is linearly mapped as the y coordinate and the angle in the same image are mapped in the omnidirectional x coordinate of the rectified image. A panoramic image acquisition in a 360° field of view is transformed from Polar to Cartesian coordinates. The azimuth angle, also known as meridian angle, which manifests itself by the incidence direction of the light-ray onto the angular compass in the coordinated original image, is mapped on the horizontal coordinate axis of the panoramic image, and the radial coordinate in original image is mapped on the vertical coordinate axis of the same image, with omnidirectional, panoramic and binary imaging view processes as results for digital image processing navigation. In the second method of image correction, not only the hyperbolic mirror equation but also the single center of projection are calculated, which results in panoramic images without any distortions. Reflected optical rays intersect themselves at a given point in the hyperbolic mirror (focus of a hyperbola), also known as center of projection. With this projection, one can reconstruct prospected images, projecting them onto a spacelike plane. Therefore, a panoramic image pre-processing module is deployed for edge detection, segmentation, and binary imaging algorithms, with artificial neural networks techniques, resulting in manageable images for space navigation and planting area.
Palavras-chave: Pattern Image Recognition; Artificial Neural Network; Omnidirectional System; Computer Vision; Agricultural Mobile Robot.
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CON10-2287 - OPTIMIZATION OF PARAMETERS IN A SYSTEM OF VIBRATIONS ISOLATORS FOR A POWER GENERATOR
Casas, Walter Jesus Paucar¹; Pinheiro, Wilques Wanderson Ferreira¹; Ribeiro, Gustavo Batista^1
1Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Resumo: When designing the supporting structure of a power generator group, under predefined data relative to loadings and frequency of operation of the group or parts to be protected, some special requeriment is the definition of a specific system of vibration isolators for the supporting structure. The objective of this work is the computational development of an optimal system of vibration isolators for the group constituted by the motor, the generator and the supporting structure. The methodology of the work involves the modeling of the group as a rigid body and placed over isolators, which are selected with an objective function oriented to minimize the maximum natural frequency of the group in order to be far away from any excitement frequency. Some results of this development include the optimal definition of the stiffness and damping parameters of the vibration isolators for safe operation of the group.
Palavras-chave: Vibration isolator; Motor generator; Nonlinear optimization.
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CON10-1177 - OTIMIZAÇÃO DE NUVENS DE PONTOS DENSAS PARA SOFTWARES DE VISUALIZAÇÃO EM AMBIENTES DE REALIDADE VIRTUAL.
Rocha, Felipe Figueredo¹; Lima, Carlos Magno¹; Guerra, Angelo Roncalli Oliveira¹; Melo, Matheus Marlon Marcelino^1
1UFRN
Resumo: Com o avanço da capacidade de processamento dos computadores existe uma tendência em engenharia de somar aos tradicionais modelos bidimensionais os modelos tridimensionais. Representações geométricas tridimensionais podem ser obtidas através de modelagem geométrica ou por escaneamento 3D de estruturas já existentes com posterior processamento em ambientes CAD. Dentro desta realidade é muito vantajoso o emprego de técnicas de engenharia reversa como forma de capturar nuvens de pontos através da Tecnologia Laser Scan 3D. A tecnologia laser scanner corresponde a captura tridimensional do modelo real através de pulsos a laser. Esta permite de forma rápida e segura a obtenção de dados em forma de nuvens de pontos a partir de medições sem contato, que representam o espaço tridimensional do objeto. Tomando como exemplo uma planta industrial, teriamos a obtenção da representação espacial com o posicionamento exato de equipamentos, tubulações, construções, instrumentos, finalmente de todos o elementos que compõem a planta. A captura destes dados demandam o armazenamento de milhares de pontos, que geralmente representam nuvem de pontos muito densas cuja finalidade é revelar mais detalhes sobre a geometria da peça, isso gera dificuldades de manipulação em softwares de visualização, tornando transformações geométricas como rotação e translação, entre outras excessivamente lentas. Surge então a necessidade de criar alternativas que contornem essa situação, oferecendo a possibilidade de otimização na quantidade de pontos exibidos ao usuário do software. Além deste fato, associamos as dificuldades impostas na interpretação das nuvens de pontos utilizando interfaces bidimensionais, tais como os monitores. A Realidade Virtual é uma técnica avançada de interface, onde o usuário pode realizar imersão, navegação e interação em um ambiente sintético tridimensional gerado por computador, utilizando canais multisensoriais. Esta técnica aparece como ferramenta auxiliar na manipulação das nuvens de pontos, permitindo com maior facilidade a localização espacial de regiões a serem manipuladas pelos modeladores CAD. Este trabalho utiliza modernas técnicas de Programação Orientada a Objetos na implementação de algoritmos para a otimização de nuvens de pontos densas . Estes algoritmos serão utilizados no desenvolvimento de software para ambiente de Realidade Virtual que utilize tais modificações exemplificando como é possível o melhoramento brusco no tempo de processamento para operações de transformações geométricas que são constantemente utilizadas na visualização de peças e estruturas, assim como, estudar os beneficios da utilização da tecnologia de Realidade Virtual, na manipulação de nuvens de pontos, tendo como alvo uma Planta Piloto de Avaliação e Medição de Petróleo.
Palavras-chave: Nuvem de pontos; Realidade Virtual; Laser Scan 3D; CAD; Automação de Projetos.
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CON10-1004 - OTIMIZAÇÃO ESTRUTURAL DE TRELIÇAS UTILIZANDO ALGORITMOS EVOLUTIVOS HÍBRIDOS
Moura, Juvêncio Geraldo de¹; Moita, Gray Farias¹; Souza, Sérgio Ricardo de¹; Temponi, Elias Carlos Correa^1
1CEFET-MG
Resumo: A otimização estrutural é uma necessidade frequentemente encontrada pelos projetistas e engenheiros que visam minimizar custos de projetos nas construções. Procura-se reduzir a quantidade de material empregado nas estruturas, com o intuito de diminuir o peso, obedecendo às restrições impostas pelo projeto. O problema de otimização abordado neste artigo objetiva encontrar o menor peso para estruturas bidimensionais de treliça. Nesse contexto, foi proposto o desenvolvimento de um algoritmo evolutivo híbrido baseado nos mecanismos de Algoritmos Genéticos (AG) com a utilização de métodos de refinamento como Descida Randômica e VNS (Variable Neighborhood Search) para solução do problema de otimização estrutural de treliças planas. Foram implementados dois tipos de algoritmos. O primeiro é aplicado a um problema de treliça com nós fixos e refina a solução inicial. No segundo, o refinamento ocorre após a evolução da população e é aplicado em estruturas com coordenadas nodais móveis, assim é também realizada a otimização da forma. Os resultados obtidos são analisados e comparados com os encontrados na literatura, atingindo-se soluções muito boas.
Palavras-chave: Algoritmos evolutivos; Otimização; Treliça.
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CON10-1017 - PERFORMANCE COMPARISON OF TRAINING METHODS FOR MLP NEURAL NETWORKS IN GPU
Raizer, Klaus¹; Idagawa, Hugo Sakai¹; Nóbrega, Eurípedes Guilherme de Oliveira¹; Ferreira, Luiz Otávio Saraiva^1
1FEM/UNICAMP
Resumo: The present work describes the recent developments regarding the implementation of Feedforward Multi-Layer Perceptron (FFMLP) Neural Networks on GPU by using the nVIDIA CUDA programming language. At the Department of Mechanical Computation of the Mechanical Engineering Faculty a number of projects are being developed that make extensive use of classification techniques, such as system control and time series prediction. Since Neural Networks have proven to be highly efficient to solve a number of these problems, the development of an enhanced Neural Networks toolbox to assist at the development of software solutions was a natural step taken by the GPGPU (General Purpose GPU) group. This paper shortly describes how data is processed in a GPU and how recent work produced better results compared to those obtained until then. The structure of a feedforward multi-layer perceptron is explained and two training processes, batch and incremental, are described. Since a substantial part of both algorithms are composed of matricial operations, special care was taken at the development of a kernel suited for the current application. Performance gain for both versions is presented and compared using real applications as benchmark problems. Two benchmark problems were chosen: ECG anomaly identification and the traditional character recognition system. Results from each test are presented and commented. Based on the conclusions future works on the project are proposed.
Palavras-chave: Neural Networks; GPU; CUDA; backpropagation; ECG.
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CON10-0862 - PROPAGATION OF DISTRIBUTIONS USING A MONTE CARLO METHOD: AN ALTERNATIVE APPROACH
Suzuki, Jorge Luis¹; Dalla Valentina, Luiz Veriano Oliveira¹; Pureza, Júlio Miranda^1
1Universidade do Estado de Santa Catarina
Resumo: This article presents an alternative approach of the supplement I to the "Guide to the expression of uncertainty in measurement" - Propagation of distributions using a Monte Carlo method (JCGM:101 2008). The propagation of distributions is generated by a Markov chain that compares transition probabilities for subsequent states, generated by two different procedures. The first one uses, for all probability distributions, small displacements generated by rectangular distribution, while the second one uses random numbers from specific (uniform or non-uniform) probability distributions, allowing greater displacements, and hence larger variations from one state to another. Both procedures generate a Markov chain with non-uniform transition probabilities that can be analyzed at each step. Two specific calibration examples presented in JCGM:101 2008 were tested for validation purposes: one regarding a mass calibration and another regarding a gauge block calibration. The simulations carried out 10^7 trials, on which both procedures were in good agreement with the reference for the mass calibration problem, but only the first procedure achieved good results for the gauge block calibration.
Palavras-chave: Monte Carlo method; Metrology; Uncertainty in measurement.
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CON10-0092 - REPRESENTAÇÃO GRÁFICA DIGITAL DA SUPERFÍCIE DO DIAFRAGMA CIRCULAR DA CÉLULA DE CARGA
Carmo, Paulo Francisco do^1
1UFSC
Resumo: A representação gráfica, assim como as superfícies digitais, está presente em todas as áreas. Passa pelos jogos eletrônicos de um celular e chega até o projeto dos mais modernos equipamentos para viagens espaciais, passando também pela publicidade, com as mais incríveis vinhetas eletrônicas, e pela medicina onde a criação de imagens de órgãos internos ao corpo humano possibilita o diagnóstico de males que em outros tempos, somente seria possível com intervenções cirúrgicas complicadas e comprometedoras. Desta forma, a representação gráfica e as superfícies digitais dão suporte para novas linguagens e formas de expressão, estimulando a experimentação das possibilidades oferecidas pelo próprio meio, como: movimento, interatividade e comutação. Este trabalho tem como objetivo analisar o tipo e o modelo de superfície digital circular gerada pela simulação computacional usando o software MatLab. É fornecida uma visão geral das técnicas de modelamento de superfícies aplicadas na representação gráfica, bem como seus conceitos básicos. O trabalho também está estruturado em estudo de caso específico possibilitando a análise do proposto. Pode-se concluir com este trabalho que a representação gráfica e as superfícies digitais apresentam uma forte interação com cálculo, desenho geométrico e simulação computacional. Palavras chaves: Representação gráfica. Superfícies digitais. Simulação computacional.
Palavras-chave: Representação gráfica; Superfícies digitais; Simulação computacional.
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CON10-2021 - RESOLUÇÃO DE EQUAÇÕES DIFERENCIAIS PARCIAIS ATRAVÉS DE FUNÇÕES DE BASE RADIAL
Monção, Thyago de Lellys Faria¹; Oliveira, Waldir de^2
1Marinha do Brasil - MB; ²Universidade Federal de Engenharia de Itajubá - UNIFEI
Resumo: Neste artigo, técnicas utilizadas para interpolação são aplicadas na resolução de equações diferenciais parciais. Desta forma, será empregado um método numérico sem malha, baseado nas funções de base radial. Os dois métodos utilizados de colocação, assimétrico e simétrico, são comparados na solução de problemas de valor de contorno. Foram ainda utilizadas funções de base radial de dois tipos: multiquádricas inversas e gaussianas. Para uma discussão mais clara, as técnicas propostas, foram aplicadas em equações diferenciais parciais bidimensionais em regime permanente que possuem solução analítica disponível, permitindo uma fácil verificação dos resultados obtidos.
Palavras-chave: Equação diferencial parcial; Função de base radial; Sem malha.
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CON10-2275 - SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL E ANÁLISE TRANSIENTE DA TRANSFERÊNCIA DE CALOR EM CÉLULAS DE CONSTRUÇÃO CIVIL
Barbosa, Lorena Monteiro Cavalcanti¹; Duarte, Raimundo Nonato Calazans¹; Neto, Hélio Cavalcanti Albuquerque¹; Marques, Charles Cavalcante¹; Santos, Anderson Gomes dos^1
1UFCG
Resumo: Esse trabalho busca explicitar a importância dos processos de transferência de calor entre as células de construção civil e o ambiente externo, por meio da análise do comportamento térmico (oriundo da irradiação solar e ocasionado pelas condições ambiente) das células isoladas e em conjunto, com o intuito de majorar a eficiência energética das habitações e reduzir seu custo de fabricação. Sendo assim, tais células foram analisadas através dos seguintes fatores: ,modelação do escoamento externo; convecção natural no interior das cavidades; e trocas radiativas utilizando um modelo matemático em três dimensões. A partir de simulações computacionais, (que foram realizadas por meio do código computacional comercial CFX 5.6, dados climáticos coletados e características termo-fisicas dos materiais da construção civil fornecidas projeto Habitare/UFRN), fora possível obter as distribuições do campo de velocidades e das variações de temperatura e outros termos em função dos diversos parâmetros térmicos e geométricos. Diante disto, ao se observar o comportamento de cada célula, pode-se selecionar o material construtivo que apresente o melhor conforto térmico, oferecendo um maior aproveitamento energético para estas construções, auxiliando a comunidade que nelas residem.
Palavras-chave: Convecção natural; Cavidades; Método dos volumes finitos; CFX; Dinâmica dos Fluidos Computacional.
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CON10-1814 - SIMULAÇÃO NUMÉRICA DE ESTRUTURA MECÂNICA SUJEITA A TENSÕES COM FONTES CONTROLADAS
CAJUHI, Tuanny Raphaella Mendes¹; BATISTA, Lurimar Smera^1
1Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Bahia (IFBA)
Resumo: Devido à necessidade de investigar problemas complexos em estruturas e reduzir custos, vários algoritmos de modelagem numérica têm sido desenvolvidos nos anos recentes. Tem-se a aplicação de modelos matemáticos através de simulações computacionais compostas por equações diferenciais, das quais obtemos equações algébricas com tratamento por métodos numéricos adequados como o Método das Diferenças Finitas (MDF). Investigar, através dessa modelagem ou simulação numérica, alterações físicas em estruturas mecânicas, é um modo bastante eficaz de obter respostas a respeito dos estímulos aplicados em uma estrutura. Utiliza-se um modelo estrutural baseado numa barra (modelo unidimensional) sujeita a tensões provenientes de duas fontes (estímulos) em suas extremidades de modo intermitente e regular, que interagem entre si devido à própria propagação e ao longo da estrutura, sofrendo o aparecimento de anisotropias que implicam em falhas em pontos específicos como resultado da interação dessas tensões (ondas). A metodologia utilizada no trabalho baseia-se na atualização bibliográfica sobre o MDF e técnicas de programação, seguida da implantação dos algoritmos baseados no MDF para modelagem da estrutura mecânica unidimensional sob tensões, o que permite prever pontos de falha e os resultados das interações em cada ponto da estrutura. O estudo do modelo estrutural sujeito a tais fontes de tensão de propagação ondulatória pela simulação, permite entender o comportamento do material (estrutura), obtendo-se justificativas e previsão dos pontos de falha e interações na estrutura, logo, economia em termos de tempo e custo, bem como maior segurança.
Palavras-chave: simulação; estrutura; tensões; ondas; falhas.
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CON10-1193 - SIMULACIÓN NUMÉRICA Y VALIDACIÓN EXPERIMENTAL DE UN MODELO MATEMÁTICO DE UN INYECTOR DE COMBUSTIBLE CENTRÍFUGO CÓNICO
Rivas, Julio Roman Ronceros¹; Pimenta, Amilcar Porto¹; Venson, Giuliano Gardolinski^1
1Instituto Tecnológico de Aeronáutica
Resumo: El propósito de este trabajo es comprender los aspectos relacionados a la simulación numérica aplicada al estudio del comportamiento del flujo interno en un inyector centrífugo cónico. Los resultados serán validados mediante datos obtenidos en ensayos experimentales y un modelo matemático elaborado a partir de referencias encontradas en la literatura, obteniendo con ayuda de hipótesis simplificadas, una solución en forma cerrada de los principales parámetros nominales de desempeño del inyector, tales como coeficiente de descarga y ángulo de cono de pulverización. En la simulación numérica fue empleado el código comercial de CFD Fluent® 6.3.26, donde las ecuaciones de gobierno son discretizadas mediante volúmenes finitos en estado permanente. La corrección de presiones fue hecha empleando el algoritmo SIMPLE, Semi-Implicit Method for Pressure-Linked Equations, y para la localización de la interfase entre el medio disperso y continuo fue empleado el modelo VOF, Volume of Fluid, teniendo en cuenta el modelo viscoso k-ε standard
Palavras-chave: inyector cónico; flujo multifásico; número de Abramovich; número de Kliachko.
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CON10-0582 - STUDY OF INFLUENCE OF LAMINAR FLOW IN A RECTANGULAR CAVITY WITH THREE ELECTRONIC COMPONENTS
Camargo, José Rui¹; Chaves, Carlos Alberto¹; Corrêa, Valesca Alves¹; Nunes, Luiz Eduardo Nicolini do Patrocínio^1
1Universidade de Taubaté
Resumo: The study of cooling of electronic components is widely used in industrial development. In this paper we evaluated the influence of laminar flow in a rectangular cavity with three electronic components arranged in the cavity with a diverse array of air-inlet steady in Cartesian coordinates with constant properties. Be used three-dimensional computer simulations with the software Ansys CFX, where the results take the best provisions to define the conditions for entry of air conditions. Special attention was paid to modeling the phenomenon, looking for increasing levels of complexity of the parameters speed and heat flux electronic components in order to monitor the effects of heat transfer. The results will be presented the thermal analysis of the influence of the arrangement of components in various arrangements in the cavity under mixed convection are investigating the best cooling conditions.
Palavras-chave: Electronic cooling; CFD; Mixed laminar channel flow; Discrete heat sources; Numerical investigation.
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CON10-1642 - TESTING A MECHANICAL BEHAVIOR OF LIGHT
Sauerbronn, Luiz Eduardo¹; Corrêa, Rodrigo José¹; Dreux, Marcelo²; Elarrat, Maurício Moura^1
1Universidade Federal do Rio de Janeiro; ²Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro
Resumo: We model photons as being rigid bodies. Based only on newtonian mechanics, we reproduce numerically the Fresnel Diffraction Experiment. In this way, a large number of rigid bodies are thrown against a single slit. The rigid bodies used are spherical and their center of mass and centroid are not coincident. Thus, each rigid body describes a cycloid (presenting amplitude, frequency and phase - as well as the DeBroglie wave). The numerical results indicate a wave pattern relatively similar to those achieved by experimental results.
Palavras-chave: Rigid Bodies; Diffraction; Fresnel; Light; Laser; Collisions.
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CON10-2223 - TOMOGRAFIA DE IMPEDÂNCIA ELÉTRICA APLICADA A ANALISE DE IMAGENS - REVISÃO PRELIMINAR
Gonzales, Raul¹; caya, Julio¹; Queiroz, Luiz LIma Queiroz^2
1Universidade de São Paulo; ²Universidade de Santa Catarina
Resumo: A tomografia de impedância elétrica (TIE) é um método de obter imagens internas de órgãos, ou qualquer outro meio condutor volume cujas imagens internas se deseja usar como objeto de pesquisa, com um algoritmo de genérico iterativo (AGI) são reconstruídas as condutividades que geram os pixels de imagen. Esta tecnica teve o seu inicio em aplicações médica atualmente tem se difundido para os diversos ramos da engenharia. Entretanto, este é um problema não linear e mal condicionado o que torna particularmente difícil a solução do problema de tomografia de impedância elétrica exigindo um conhecimento detalhado para sua aplicação. A aplicação da TIE em engenharia de processos com fluido em dutos em suas diversas fases. Considerando a simplicidade e tempo computacional reduzido do algoritmo de Newton-Raphson, o presente trabalho faz considerações das características a serem observadas durante a aplicação da técnica, como:a padronização da corrente,convergencia e avaliação da imagem.
Palavras-chave: Reconstrução de Imagens; Metodo de Newton-Raphson; Tomografia de Impedância Elétrica; Fluidos Multifásico.
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CON10-0136 - UM MODELO CONSTITUTIVO DE DANO CONTÍNUO PARA SIMULAR O COMPORTAMENTO DE MATERIAIS QUASE-FRÁGEIS
Rodrigues, Eduardo Alexandre¹; Manzoli, Osvaldo Luís^1
1Unesp
Resumo: No presente trabalho desenvolve-se um modelo constitutivo baseado na mecânica do dano contínuo para representar o comportamento de materiais que apresentam diferentes respostas quando solicitados à tração ou à compressão. Obtém-se um modelo constitutivo combinado complexo através da composição de modelos simples e específicos para tratar cada tipo de solicitação. O modelo combinado é capaz inclusive de lidar com carregamentos alternados (tração e compressão), envolvendo fechamento e reabertura de fissuras existentes. Para modelar o comportamento em compressão emprega-se o modelo constitutivo que tem como critério de degradação o segundo invariante do tensor de tensão desviador (critério de Von Mises ou J2). Para simular o aparecimento de fissuras de tração, usa-se o modelo de dano com critério de degradação baseado na energia de deformação da parte positiva do tensor de tensões efetivas. A integração dos modelos é feita com base em tensões efetivas associadas a duas escalas distintas (escala grosseira e refinada). O modelo é apto para representar a formação de descontinuidades no campo de deslocamento (descontinuidades fortes) em materiais quase-frágeis. A região de localização de deformação (zona de processo da fratura) é descrita pelo modelo de dano combinado, com lei de abrandamento de tensões (softening) exponencial, que estabelece dissipação compatível com a energia de fratura. A região contínua é descrita pelo modelo de dano J2, com parâmetros ajustados com base no comportamento não linear à compressão. O modelo também incorpora características que permitem sua implementação computacional através de um algoritmo de integração robusto e estável, adequado para solução de problemas complexos, envolvendo múltiplas fissuras, podendo assim ser aplicado em diversos problemas de engenharia. Na mecânica estrutural, podem-se mencionar os elementos estruturais mistos, constituídos por matriz quase-frágil reforçada com fibras ou barras embebidas, como é o caso do concreto armado. Para a validação do modelo proposto, apresentam-se resultados de modelagem por elementos finitos de alguns testes básicos, assim como de testes experimentais existentes de elementos estruturais de concreto armado. REFERÊNCIAS BÁSICAS J. Oliver, 'continuum modelling of strong discontinuities in solid mechanics', Proc. IV Int. conf. on computational plasticity, CMNE, p. 455-479, 1995, J. Oliver, M. Cervera, and O. Manzoli. Strong discontinuities and continuum plasticity model: The strong discontinuity aproach. International journal of plasticity, v. 15, n. 3, p. 319-351, 1999. M. Cervera, J. Oliver, and O. Manzoli. A rate-dependent isotropic damage model for the seismic analysis of concrete dams. Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 25(9): 987-1010, 1996. O. L. Manzoli, P. B. Shing. A general technique to embed non-uniform discontinuities into standard solid finite elements. Computers and Structures, v. 84, p. 742-757, 2006.
Palavras-chave: Mecânica do dano contínuo; Descontinuidades fortes; Elementos finitos; Materiais quase-frágeis; Fratura.
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CON10-2236 - USANDO A EQUAÇÃO DE LAPLACE MODIFICADA E O MÉTODO DOS ELEMENTOS FINITOS PARA A SUAVIZAÇÃO DE MALHAS EM PROBLEMAS DE INTERAÇÃO FLUIDO-ESTRUTURA
Azevedo, Breno Eduardo Liberato¹; Antunes, Alessandro Romario Echivarria¹; Lyra, Paulo Roberto Maciel^1
1UFPE
Resumo: Neste trabalho são apresentadas algumas comparações de estratégias de movimentação e suavização de malhas envolvendo fronteira móvel na simulação numérica de problemas de interação fluido-estrutura (IFE), que tipicamente utilizam uma descrição ALE (Arbitrary Lagrangian-Eulerian) no domínio móvel, enfatizando a utilização do Método dos Elementos Finitos na solução de uma equação de Laplace modificada. Estas estratégias serão posteriormente incorporadas a um programa computacional de simulação de problemas de IFE, desenvolvido pelos autores deste trabalho. Os exemplos numéricos reforçam a necessidade de estratégias adequadas de suavização de malhas para minimizar a necessidade de redefinição de malhas e tem também objetivo de aferir a importância de utilizar uma técnica apropriada às características do problema em foco e a influência da escolha da mesma sobre o resultado final.
Palavras-chave: interação fluido-estrutura; dinâmica dos fluidos computacional; método dos elementos finitos.
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