41 resultados para Porosidade Modelos matemáticos
em Lume - Repositório Digital da Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Resumo:
Neste trabalho, uma verso analtica do mtodo de ordenadas discretas usada para desenvolver solues para alguns problemas da dinmica de gases rarefeitos, baseado em um modelo com freqncia de coliso varivel (modelo CLF) da equao de Boltzmann linearizada. Em particular, resultados numricos obtidos para os problemas de salto de temperatura, fluxo de Poiseuille, fluxo de Couette, Kramers, creep-trmico e deslizamento trmico so apresentados e discutidos.
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Neste trabalho, nos propomos a estudar o desenvolvimento terico de alguns modelos matemáticos bsicos de doenas infecciosas causadas por macroparasitas, bem como as dificuldades neles envolvidas. Os modelos de transmisso, que descrevemos, referem-se ao grupo de parasitas com transmisso direta: os helmintos. O comportamento reprodutivo peculiar do helminto dentro do hospedeiro definitivo, no intuito de produzir estgios que sero infectivos para outros hospedeiros, faz com que a epidemiologia de infeces por helmintos seja fundamentalmente diferente de todos os outros agentes infecciosos. Uma caracterstica importante nestes modelos a forma sob a qual supe-se que os parasitas estejam distribudos nos seus hospedeiros. O tamanho da carga de parasitas (intensidade da infeco) em um hospedeiro o determinante central da dinmica de transmisso de helmintos, bem como da morbidade causada por estes parasitas. Estudamos a dinmica de parasitas helmintos de ciclo de vida direto para parasitas monicos (hermafroditas) e tambm para parasitas diicos (machos-fmeas) poligmicos, levando em considerao uma funo acasalamento apropriada, sempre distribudos de forma binomial negativa. Atravs de abordagens analtica e numrica, apresentamos a anlise de estabilidade dos pontos de equilbrio do sistema. Clculos de prevalncias, bem como de efeitos da aplicao de agentes quimioterpicos e da vacinao, no controle da transmisso e da morbidade de parasitas helmintos de ciclo de vida direto, tambm so apresentados neste trabalho.
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Resumo no disponvel.
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O objetivo deste trabalho o desenvolvimento de uma ferramenta de regresso multivarivel apropriada para abordar o problema da modelagem de propriedades relacionadas qualidade final de produtos em processos industriais. No caso geral, dados provenientes de sistemas fsicos e qumicos tpicos do meio industrial so caracterizados pela presena de relao no linear entre as variveis, podendo, ainda, apresentar outros problemas que dificultam o processo de modelagem emprica, como baixa disponibilidade de observaes experimentais, presena de rudo excessivo nas medidas e a presena de colinearidade entre os termos explicativos. Foi feita uma reviso de diferentes mtodos de regresso multivarivel tais como regresso linear mltipla (MLR), regresso no linear baseada em transformaes das variveis explicativas e mtodos de reduo de dimensionalidade (PCA, PLS, QPLS e BTPLS). Tambm foram propostas novas metodologias para a abordagem das questes da seleo de variveis e estimao das incertezas dos modelos. Posteriormente, utilizando as metodologias revisadas e propostas, foi sugerida uma sistemtica para o tratamento da questo da modelagem emprica de dados industriais, que constitui a base para a implementao da ferramenta desejada. A aplicabilidade da ferramenta desenvolvida foi ilustrada atravs de alguns estudos de caso retirados da literatura, onde modelos para a predio de propriedades relativas qualidade de produtos produzidos em quatro tipos de processos industriais diferentes so obtidos.
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Neste trabalho, desenvolveram-se modelos matemáticos simplificados para o clculo de duas variveis importantes no estudo da extruso de polmeros: vazo mssica (M&) e presso na sada da extrusora (Psada), em funo das propriedades dos materiais e das condies de operao do equipamento. Podem-se utilizar esses modelos como ferramentas simples para a definio de critrios de ajustes que se devem fazer em uma extrusora de parafuso nico para obter-se o desempenho desejado quando se alimenta o equipamento com um novo material. Para desenvolverem-se os modelos simplificados, utilizaram-se dados experimentais da extruso de poliestireno (PS) e de polipropileno (PP), bem como resultados preditos por um programa computacional de simulao de extruso disponvel comercialmente. Mediram-se os dados experimentais de vazo mssica e de presso na sada da extrusora em um equipamento de parafuso nico de 45 mm de dimetro. Realizaram-se esses testes, variando-se a velocidade de rotao do parafuso de 70 a 100 rpm para ambos os polmeros. No primeiro conjunto de simulaes, utilizou-se o simulador Flow 2000 (Compuplast Inc.) para ajustarem-se os valores preditos de M& e de Psada aos dados obtidos experimentalmente atravs da estimao dos fatores de atrito barril-polmero tanto para o PP quanto para o PS. Posteriormente, realizou-se um planejamento de experimentos, do tipo fatorial fracionado , para obter-se um segundo conjunto de simulaes, considerando-se as propriedades dos materiais (reolgicas e trmicas) e as condies de operao da extrusora (velocidade de rotao do parafuso e perfil de temperatura nas zonas de aquecimento da extrusora) como fatores de investigao. Com as novas simulaes no Flow 2000, ajustaram-se os parmetros dos modelos simplificados aos valores de vazo mssica e de presso na sada da extrusora preditos no simulador. Elaboraram-se os modelos simplificados levando-se em conta as interaes entre os fatores cujos efeitos consideraram-se significativos nas anlises de varincia (ANOVA). Obteve-se um modelo linear com 37 termos para o clculo da vazo mssica e um modelo linear com 41 termos para o clculo da presso na sada da extrusora. Posteriormente, aplicou-se uma tcnica de regresso multivarivel para selecionar apenas os termos importantes dessas 1402IV2 XVI equaes, conduzindo a um modelo linear com 10 termos para o clculo da vazo mssica e a um modelo com 6 termos para o clculo da presso na sada da extrusora. Conseguiu-se boa concordncia entre os dados experimentais e os valores preditos quando se aplicaram os modelos simplificados.
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Esse trabalho tem por objetivo geral o desenvolvimento de uma metodologia de modelagem numrica que represente o escoamento e o fenmeno de mistura em um modelo fsico de panela de aciaria de base elptica. Os objetivos especficos do trabalho so: o estudo dos coeficientes das foras de interao lquido-bolha, dos modelos de turbulncia e da mudana do formato da base da panela de circular para elptica. O escoamento e o fenmeno de mistura foram calculados atravs do mtodo de Volume Finitos baseado em Elementos por meio do software CFX5.7 da Ansys. Dados da literatura e ensaios em modelo fsico, realizados em laboratrio, auxiliaram na validao dos modelos numricos. O estudo dos coeficientes das foras de no-arrasto mostrou que os resultados da distribuio de ar ao longo da altura do banho mudam com a variao dos coeficientes. No final, coeficientes para 3 configuraes de panelas em diferentes vazes de ar foram encontrados. Com relao ao estudo dos modelos de turbulncia, observou-se que para a soluo do escoamento e do fenmeno de mistura em uma panela de base circular, o k- o modelo de turbulncia mais indicado. Por outro lado, para uma panela de base elptica, o modelo RSM mostrou-se o mais adequado. Finalmente, com relao ao estudo da mudana do formato da base da panela, observou-se que os tempos de mistura de uma panela de base elptica so maiores que uma de base circular e aumentam medida que a vazo de ar diminui.
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No estudo da propagao de uma doena infecciosa, diz-se que sua transmisso ocorre horizontalmente, quando um indivduo suscetvel tem um contato direto ou indireto com um indivduo infeccioso. Algumas doenas, entretanto, tambm podem ser transmitidas verticalmente, entendendo-se que, neste caso, a doena transmitida a um indivduo, ao ser gerado por uma me infecciosa. Fazendo uso de modelos epidemiolgicos determinsticos bsicos, envolvendo sistemas de equaes diferenciais ordinrias, nosso principal objetivo, neste trabalho, consiste em investigar qual o papel da transmisso vertical na propagao de doenas causadas por microparasitas. Diversas formas de incluso de transmisso vertical so apresentadas e, em cada modelo estudado, investigamos a existncia e a estabilidade local dos estados de equilbrio da populao hospedeira, identificamos os parmetros e limiares que caracterizam a dinmica do sistema, e completamos as informaes decorrentes dos resultados analticos com a apresentao de solues numricas do mesmo. Por fim, comparamos os efeitos da transmisso horizontal com aqueles decorrentes da transmisso vertical.
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Este trabalho tem como objetivo verificar o comportamento mecnico e fsico de pozolanas artifciais estabilizadas qumica e granulometricamente, curadas por dois processos de cura denominados de : autoclave(ATC), que utiliza temperaturas na faixa de 149 a 188C e cmara temperatura constante(CTC) que utiliza uma temperatura de 21C. Tambm fez-se anlises estatsticas com a finalidade de se determinar o efeito da energia de moldagem, temperatura e tempo de cura sobre os resultados dos ensaios, para cada processo de cura, alm de se determinar modelos matemáticos para previso de resultados de resistncia atravs de regresses mltiplas e simples. As pozolanas artificiais empregadas foram as cinzas volante e pesada da Usina de Candiota, as quais foram estabilizadas com cal dolomtica hidratada e areia do Rio Guaba. Os ensaios de resistncia compresso simples , absoro e perda de massa basearam-se nas normas da ABNT e DNER e para os estudos de anlise estatstica, fez-se anteriormente aos ensaios, dois planejamentos experimentais denominados de Split-Splot e Quadrado Latino, que foram utilizados nos processos de autoclavagem e cmara temperatura constante, representativamente. Os Corpos-de-Prova curados na cmara temperatura constante, at os 28 dias de cura, apresentaram resultados de resistncias inferiores aqueles curados pelo processo de autoclave. Aos 60 dias de cura suas resistncias ficaram na faixa dos valores de Corpos-de-Provas curados pela autoclave nas temperaturas de 149 a 188C, excesso feita na mistura utilizando areia, onde em todos os perodos de cura estudados,os valores de resistncia dos Corpos-de-Prova curados pelo cmara temperatura constante foram inferiores. A proporo da quantidade de cal e cinza na mistura, bem como o valor da superfcie especfica da cinza influenciam nos resultados de ensaios, independentemente da variao dos fatores principais. Em termos de anlise estatstica verificou-se que a energia de moldagem e o tempo de cura so os fatores que apresentam os maiores efeitos sobre os resultados da resistncia, para os processos de cura ATC e CTC, respectivamente.
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o vento uma das principais fontes de carregamento sobre estruturas altas, que quando excitadas, principalmente em sua fteqncia natural, oscilam transversalmente. Este movimento produzido pelo desprendimento de vrtices, pelas foras oriundas do movimento da estrutura e pela componente lateral da turbulncia atmosfrica, com grandes deslocamentos na direo transversal incidncia do vento. Este trabalho tem por objetivo a determinao da resposta transversal de uma torre de telecomunicaes de concreto armado, de seo transversal circular, atravs de estudo experimental em tnel de vento e previses tericas. O programa experimental inclui medies em modelos esttico e dinmico, envolvendo a simulao do escoamento em tomo de corpos cilndricos circulares, o qual fortemente afetado pelo nmero de Reynolds, pelas caractersticas da turbulncia, pela rugosidade superficial do cilindro, pelos efeitos de tridimensionalidade e pela interao fluido-estrutura. A resposta obtida atravs de ensaios em modelo reduzido ser comparada com a indicada por determinados modelos matemáticos, incluindo alguns processos normativas. Foram determinadas as respostas longitudinal e transversal a partir de enS810S aeroelsticos em escoamento uniforme e suave e deslizante e turbulento. Comparando a resposta transversal obtida em tnel de vento com a indicada pelos modelos matemáticos e processos normativos, observa-se que a resposta transversal mxima obtida atravs dos ensaios em tnel de vento ocorre a uma velocidade mdia no topo da torre superior velocidade determinada a partir dos modelos matemáticos. Essa diferena pode ser explicada pela diminuio do St no topo da estrutura, fator no considerado pelos mtodos tericos. Tambm foi observado que a resposta transversal por desprendimento de vrtices em escoamento uniforme e suave mnima. Esta aparente contrariedade, para a gama de velocidades na qual esperar-se-ia a resposta transversal mxima, deve-se ao fato de estar o escoamento na vizinhana do Re crtico. Por sua vez, constata-se que a resposta transversal flutuante, obtida em escoamento deslizante e turbulento com p=O,23, devida principalmente componente lateral da turbulncia atmosfrica. Esta situao no se rep ete no caso do escoamento com p=O,ll, para o qual a resposta transversal devida ao desprendimento de vrtices, sendo semelhante, em magnitude, aos valores obtidos pelos modelos matemáticos. Nos casos acima, para a gama de velocidades na qual foi registrada a resposta transversal mxima, o escoamento em tomo do modelo encontrava-se no regime supercrtico.
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Este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma metodologia para a avaliao de critrios de outorga do uso da gua na bacia do rio Santa Maria. A escolha da bacia do rio Santa Maria se deve ao fato da existncia de conflitos pelo uso da gua, principalmente durante o vero, quando surge a demanda de gua para o cultivo do arroz. A carncia de dados hidrolgicos, a existncia de um grande nmero de pequenos reservatrios e a sazonalidade das demandas fazem da bacia do rio Santa Maria um caso interessante de ser estudado. comentado o processo de evoluo da outorga atravs das legislaes, a situao atual em que se encontra a implementao deste instrumento, quais as tendncias e fica estabelecida uma forma de comparao de diferentes critrios. A anlise feita de forma sistmica (admitindo a bacia hidrogrfica como unidade de planejamento) com o uso de modelos matemáticos de avaliao e gesto, particularmente modelos de simulao hidrolgica, em conjunto com dados experimentais sobre o efeito de gua no rendimento das culturas. A avaliao de diversos valores de outorga levando em considerao bases econmicas como custos de plantio, preos de mercado dos produtos e recorrncia das falhas de atendimento associada probabilidade de ocorrncia de rendimentos lquidos no negativos revela um modelo de utilizao otimizado dos recursos hdricos superficiais da bacia.
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Esta dissertao apresenta uma contribuio compreenso e quantificao do amortecimento em amortecedores, como uma base para o projeto e construo de um amortecedor viscoelstico e determinao experimental de suas propriedades, para aplicao na reduo das amplitudes de vibrao, em estruturas submetidas a excitaes dinmicas. Uma breve reviso histrica do uso de amortecedores viscoelsticos, na indstria de construes, inicialmente apresentada. Modelos reolgicos so ento discutidos, com nfase sobre a influncia da temperatura, freqncia, amplitude de deslocamento, envelhecimento e pr-carga sobre os parmetros de amortecimento. Modelos matemáticos disponveis necessrios para a descrio do fenmeno e mtodos para a medida do amortecimento so, a seguir, descritos. Finalmente, um amortecedor viscoelstico projetado e construdo, utilizando-se recursos locais. Seu comportamento experimentalmente determinado em uma mquina de teste servo-hidrulica MTS-810. A influncia de vrios fatores, tais como temperatura, freqncia e amplitude de vibrao so avaliados, e concluses so tiradas sobre a aplicao deste tipo de amortecedor, em construes e estruturas industriais.
Modelagem fsica e matemtica dos processos de extrao de leo de soja em fluxos contracorrente cruzados
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Este trabalho visa desenvolver um modelo fsico e matemtico geral para os processos de extrao slido-lquido em fluxos contracorrente cruzados (CCC) que so utilizados na indstria de alimentos. Levam-se em considerao os processos principais (o transporte de massa entre as fases, difuso e conveco) envolvidos por todo o campo de extrao, com uma abordagem bidimensional evolutiva, incluindo as zonas de carregamento, drenagem e as bandejas acumuladoras. O modelo matemtico formado por equaes diferenciais parciais que determinam a alterao das concentraes nas fases poro e bulk em todo o campo de extrao e equaes diferenciais ordinrias (que refletem as evolues das concentraes mdias nas bandejas). As condies de contorno estabelecem as ligaes entre os fluxos CCC da micela e matria-prima e consideram, tambm, a influncia das zonas de drenagem e carregamento. O algoritmo de resoluo utiliza o mtodo de linhas que transforma as equaes diferenciais parciais em equaes diferenciais ordinrias, que so resolvidas pelo mtodo de Runge-Kutta. Na etapa de validao do modelo foram estabelecidos os parmetros da malha e o passo de integrao, a verificao do cdigo com a lei de conservao da espcie e um nico estado estacionrio. Tambm foram realizadas a comparao com os dados experimentais coletados no extrator real e com o mtodo de estgios ideais, a anlise da influncia de propriedades da matria-prima nas caractersticas principais do modelo, e estabelecidos os dados iniciais do regime bsico (regime de operao) Foram realizadas pesquisas numricas para determinar: os regimes estacionrio e transiente, a variao da constante de equilbrio entre as fases, a variao do nmero de sees, a alterao da vazo de matria-prima nas caractersticas de um extrator industrial e, tambm foram realizadas as simulaes comparativas para diferentes tipos de matria-prima (flocos laminados e flocos expandidos) usados amplamente na indstria. Alm dessas pesquisas, o modelo tambm permite simular diferentes tipos de solventes. O estudo da capacidade de produo do extrator revelou que necessrio ter cuidado com o aumento da vazo da matria-prima, pois um pequeno aumento desta pode causar grandes perdas de leo tornando alto o custo da produo. Mesmo que ainda seja necessrio abastecer o modelo com mais dados experimentais, principalmente da matria-prima, os resultados obtidos esto em concordncia com os fenmenos fsico-qumicos envolvidos no processo, com a lei de conservao de espcies qumicas e com os resultados experimentais.
Resumo:
O presente trabalho apresenta o desenvolvimento de um estudo da extrao de leo vegetal em instalaes industriais do tipo Rotocell. O extrator tem forma cilndrica e possui um eixo principal no qual esto fixos vages que transportam os slidos atravs do extrator, e, abaixo desses existem reservatrios responsveis pelo recebimento da micela. Acima dos vages h sees de distribuio de micela que despejada sobre os slidos dos vages, que extrai o leo. Possui tambm sees de carregamento e drenagem. Um modelo fsico-matemtico e um programa para simular a operao do extrator foram desenvolvidos considerando os seguintes fenmenos: difuso de leo pela micela; transferncia de leo entre as fases bulk e poro; variao da massa especfica e viscosidade da micela; os processos nas sees de drenagem e de carregamento. Na forma final, o modelo acoplado apresenta-se em termos de redes neurais artificiais, que possibilita operar com tempos discretos e contnuos, permitindo a simulao numrica deste extrator industrial, o treinamento favorvel da rede, sua identificao, e o acompanhamento em tempo real. Foram determinadas caractersticas da matria-prima atravs de um trabalho experimental em laboratrio. Atravs dos resultados obteve-se a validao do modelo por meios tericos e experimentais Os resultados tericos foram comparados com os dados experimentais e com clculos feitos atravs do mtodo de estgios ideais. As simulaes numricas revelam propriedades do campo de extrao para o regime transiente com distribuio uniforme e regime transiente industrial, onde verifica-se que o modelo descreve corretamente o comportamento real do campo de percolao do extrator. Tambm foram realizadas simulaes numricas com o objetivo de avaliar as principais caractersticas do extrator em funo da sua geometria e caractersticas da matria-prima, variando a altura e o nmero de vages do extrator verificou-se que possvel simular o comportamento do extrator para diferentes formas e tipo de qualidades da matria-prima. Foram feitas simulaes utilizando um solvente alternativo(lcool) e mudando parmetros do extrator, onde observou-se que o solvente exige alteraes na dimenso do extrator.
Resumo:
O comportamento hidrolgico de grandes bacias envolve a integrao da variabilidade espacial e temporal de um grande nmero de processos. No passado, o desenvolvimento de modelos matemáticos precipitao vazo, para representar este comportamento de forma simplificada, permitiu dar resposta s questes bsicas de engenharia. No entanto, estes modelos no permitiram avaliar os efeitos de modificaes de uso do solo e a variabilidade da resposta em grandes bacias. Este trabalho apresenta o desenvolvimento e a validao de um modelo hidrolgico distribudo utilizado para representar os processos de transformao de chuva em vazo em grandes bacias hidrogrficas (maiores do que 10.000 km2). Uma grade regular de clulas de algumas dezenas ou centenas de km2 utilizada pelo modelo para representar os processos de balano de gua no solo; evapotranspirao; escoamentos: superficial, sub-superficial e subterrneo na clula; e o escoamento na rede de drenagem em toda a bacia hidrogrfica. A variabilidade espacial representada pela distribuio das caractersticas da bacia em clulas regulares ao longo de toda a bacia, e pela heterogeneidade das caractersticas no interior de cada clula. O modelo foi aplicado na bacia do rio Taquari Antas, no Rio Grande do Sul, na bacia do rio Taquari, no Mato Grosso do Sul, e na bacia do rio Uruguai, entre Rio Grande do Sul e Santa Catarina. O tamanho destas bacias variou entre, aproximadamente, 30.000 km2 e 75.000 km2. Os parmetros do modelo foram calibrados de forma manual e automtica, utilizando uma metodologia de calibrao automtica multi-objetivo baseada em um algoritmo gentico. O modelo foi validado pela aplicao em perodos de verificao diferentes do perodo de calibrao, em postos fluviomtricos no considerados na calibrao e pela aplicao em bacias prximas entre si, com caractersticas fsicas semelhantes. Os resultados so bons, considerando a capacidade do modelo de reproduzir os hidrogramas observados, porm indicam que novas fontes de dados, como os fluxos de evapotranspirao para diferentes coberturas vegetais, sero necessrios para a plena utilizao do modelo na anlise de mudanas de uso do solo.
Resumo:
Atualmente observa-se que uma grande parte das estruturas de concreto armado esto apresentando problemas relacionados corroso das armaduras, principalmente aquela iniciada pelos ons cloreto. Nesse sentido, muitos estudos esto sendo realizados a fim de prever o tempo necessrio para que os ons cloreto atinjam a armadura, iniciando assim a propagao do processo corrosivo. Existem alguns parmetros relacionados ao concreto e ao meio ambiente que exercem uma grande influncia na penetrao de ons cloreto. Entre os fatores relacionados ao concreto, verifica-se que o coeficiente de difuso de cloretos, a concentrao superficial de cloretos, a relao gua/cimento, a espessura de cobrimento, a presena e a quantidade de adies so alguns parmetros que interferem na vida til de projeto das estruturas. J em relao s condies ambientais, os principais fatores que afetam a vida til so a umidade relativa e a temperatura de exposio. Assim, procurou-se avaliar o efeito de tais variveis na vida til das estruturas, considerando as mesmas como grandezas aleatrias, apresentando um determinado valor mdio e um desvio-padro caracterstico. Essas variveis aleatrias foram inseridas em alguns modelos matemáticos que so empregados para a previso da vida til das estruturas 2 Lei de Fick e os modelos propostos por UJI et al. (1990) e por MEJLBRO (1996). A partir da, realizou-se uma anlise de confiabilidade a partir de um mtodo de simulao numrica (Simulao de Monte Carlo) a fim de se determinar a probabilidade de falha no tempo para concretos feitos com diferentes tipos de cimento e adies, quando inseridos em condies ambientais distintas A fim de contribuir no processo de previso da vida til das estruturas quando inseridas em ambientes contendo cloretos, foi desenvolvido um modelo matemtico baseado na anlise em Grupos Focalizados (ou Focus Groups). Algumas das principais caractersticas do modelo proposto so a lgica empregada no seu desenvolvimento e a grande facilidade de aplicao do mesmo. O comportamento do modelo se mostrou consistente com os resultados de investigaes experimentais realizadas por outros pesquisadores, onde o mesmo foi aplicado em um estudo de caso para verificar a resposta em relao penetrao de cloretos em alguns pontos de uma estrutura de concreto armado inserida em rea salina.
