Análise de escoamentos incompressíveis utilizando simulação de grandes escalas e adaptação de malhas

No presente estudo, são apresentadas soluções numéricas de problemas de Engenharia, na área de Dinâmica dos Fluidos Computacional, envolvendo fluidos viscosos, em escoamentos incompressíveis, isotérmicos e não isotérmicos, em regime laminar e turbulento, podendo envolver transporte de massa. Os principais objetivos deste trabalho são a formulação e a aplicação de uma estratégia de adaptação automática de malhas e a inclusão de modelos de viscosidade turbulenta, integrados com um algoritmo utilizado para simular escoamentos de fluidos viscosos bi e tridimensionais, no contexto de malhas não estruturadas. O estudo é dirigido no sentido de aumentar o conhecimento a respeito das estruturas de escoamentos turbulentos e de estudar os efeitos físicos no transporte de quantidades escalares propiciando, através de técnicas de adaptação automática de malhas, a obtenção de soluções numéricas precisas a um custo computacional otimizado. As equações de conservação de massa, de balanço de quantidade de movimento e de quantidade escalar filtradas são utilizadas para simular as grandes escalas de escoamentos turbulentos e, para representar as escalas submalha, são utilizados dois modelos de viscosidade turbulenta: o modelo de Smagorinsky clássico e o modelo dinâmico. Para obter soluções numéricas com precisão, é desenvolvida e implementada uma estratégia de adaptação automática de malhas, a qual é realizada simultaneamente e interativamente com a obtenção da solução. O estudo do comportamento da solução numérica é fundamentado em indicadores de erro, com o propósito de mapear as regiões onde certos fenômenos físicos do escoamento ocorrem com maior intensidade e de aplicar nestas regiões um esquema de adaptação de malhas. A adaptação é constituída por processos de refinamento/desrefinamento e por um processo de suavização laplaciana. Os procedimentos para a implementação dos modelos de viscosidade turbulenta e a estratégia de adaptação automática de malhas são incorporados ao código computacional de elementos finitos tridimensionais, o qual utiliza elementos tetraédricos lineares. Aplicações de escoamentos de fluidos viscosos, incompressíveis, isotérmicos e não isotérmicos em regime laminar e turbulento são simuladas e os resultados são apresentados e comparados com os obtidos numérica ou experimentalmente por outros autores.

Quantificação de alterações nucleares nas células epiteliais esfoliadas da mucosa da língua associadas à radiografia panorâmica e análise do padrão de qualidade deste exame

A radioproteção dos pacientes submetidos a exames radiográficos está diretamente ligada à qualidade e à repetição das radiografias realizadas. Esta dissertação é apresentada sob a forma de três artigos. O artigo I avaliou a qualidade de 300 radiografias panorâmicas enviadas a clínicas de ortodontia. As radiografias foram classificadas como excelentes (não se observam erros), aceitáveis para diagnóstico (observam-se erros, contudo os mesmos não impedem o diagnóstico) e inaceitáveis (imagem sem valor diagnóstico). Um total de 16,33% das radiografias foi considerado excelente, 78,66% aceitáveis para o diagnóstico e 5% inaceitáveis. Encontrou-se uma média de 1.54 erros por radiografia, sendo os mais freqüentemente encontrados a falta de contato da língua com o palato (21%), aparecimento de imagens fantasma (19,66%), mento inclinado para cima (15,66%), paciente à frente do plano de foco (13,33%), cabeça girada (13,33%), imagens com alta densidade (10,33%) e com baixa densidade (8,66%). Concluiu-se que os padrões de qualidade da amostra estão de acordo com o preconizado em Guidelines on Radiology Standards for Primary Dental Care, segundo os quais se admite até 10% de imagens inaceitáveis. Contudo, cabe salientar que não se conhece o índice de repetições nas clínicas onde as radiografias da amostra foram obtidas e, tendo passado por um controle de qualidade prévio, todas as imagens deveriam ser classificadas como excelentes ou aceitáveis. O artigo II avaliou a freqüência dos erros que levaram à repetição de radiografias panorâmicas realizadas no Serviço de Radiologia da FO-UFRS. O livro de registros do Serviço mostrou um total de 3815 radiografias panorâmicas realizadas no período de junho de 2002 a junho de 2005. No mesmo período o Serviço apresentou 330 radiografias panorâmicas repetidas, resultando em índice de repetição de 8,65% dos exames. Os erros mais freqüentemente encontrados foram: paciente posicionado à frente do plano de foco (25,15%); cabeça girada para direita ou esquerda (24,84%); cabeça inclinada para frente (21,21%); paciente posicionado atrás do plano de foco (20,30%); imagem com a alta densidade (19,69%); imagem com baixa densidade (17,27%); imagem com baixo contraste (16,96%); imagem com alto contraste (12,72%); cabeça inclinada para direita ou esquerda (12,42%); corte do côndilo na radiografia (11,21); corte do mento na radiografia (8,48%); ausência de contato da língua com o palato (7,27%); paciente se moveu durante a exposição (4,94%); cabeça inclinada para trás (2,72%) e aparecimento de imagem fantasma (2,12%). Encontrou-se uma média de 2,07 erros por radiografia. Conclui-se que os erros mais freqüentemente cometidos foram classificados como erros de posicionamento do paciente e que o Serviço de Radiologia da FO-UFRGS apresenta um índice de repetição de radiografias panorâmicas satisfatório, estando de acordo com os padrões de qualidade estabelecidos pelo Guidelines on Radiology Standards for Primary Dental Care. O artigo III teve por objetivo verificar o efeito da radiação emitida em radiografias panorâmicas sobre as células da borda lateral direita da língua, através da avaliação das alterações nucleares, antes e depois da exposição aos raios X. A amostra foi constituída de 42 indivíduos adultos jovens do gênero masculino, sendo 22 deles pertencentes ao grupo que realizou uma radiografia panorâmica (grupo I) e os outros 20 pacientes pertencentes ao grupo II, que realizou duas radiografias panorâmicas. O exame citopatológico das células esfoliadas da mucosa da língua foi realizado antes da incidência radiográfica e 10 dias após. As células foram obtidas através da raspagem e as lâminas foram coradas pela técnica de Feulgen. Para observação das alterações citopatológicas foram analisadas 2.000 células em cada lâmina e quantificados os micronúcleos, buds, broken eggs, cariorrexes e células binucleadas. As lâminas foram analisadas por um único observador. Constatou-se que existe diferença significativa (p=0,01) para as variáveis broken egg, bud, cariorrexe e célula binucleada antes e depois da exposição à radiação ionizante. Na comparação entre os grupos, verificou-se que as variáveis cariorrexe e célula binucleada apresentaram diferença significativa (p=0,01), ambas com valores superiores para o grupo II.

Análise estática e dinâmica de placas e cascas de materiais compósitos laminados usando elementos finitos hexaédricos de oito nós com integração reduzida

Neste trabalho implementou-se o elemento hexaédrico com um ponto de integração para análise estática e dinâmica de placas e cascas de materiais compósitos laminados com ou sem enrijecedores. O elemento está livre de travamento volumétrico e travamento de cisalhamento, não apresentando modos espúrios. São também incluídos problemas com não-linearidade geométrica A matriz de rigidez e de massa são dadas de forma explícita, reduzindo o tempo computacional, especialmente na análise não-linear. Para evitar o travamento de cisalhamento as componentes de deformações são referidas a um sistema co-rotacional. O travamento volumétrico é também eliminado, já que a parte dilatacional (esférica) da matriz gradiente é avaliada apenas no ponto central do elemento. Para a solução das equações de equilíbrio na análise estática, utilizam-se um método direto baseado na eliminação de Gauss ou um método iterativo de gradientes conjugados com precondicionamento executado através da eliminação incompleta de Choleski. Para a análise dinâmica, as equações de equilíbrio são integradas através do método explícito ou implícito de Taylor-Galerkin ou do método implícito de Newmark. Para análise não-linear utiliza-se o Método Generalizado de Controle dos Deslocamentos. Através de exemplos numéricos demonstra-se a eficiência e o potencial do elemento tridimensional na análise linear e não-linear de placas e cascas de materiais laminados. Os resultados são comparados com trabalhos que utilizam diferentes elementos de placas e cascas.