Desenvolvimento de um simulador numérico empregando o método Smoothed Particle Hydrodynamics para a resolução de escoamentos incompressíveis. Implementação computacional em paralelo (CUDA)

Neste trabalho, foi desenvolvido um simulador numérico baseado no método livre de malhas Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) para a resolução de escoamentos de fluidos newtonianos incompressíveis. Diferentemente da maioria das versões existentes deste método, o código numérico faz uso de uma técnica iterativa na determinação do campo de pressões. Este procedimento emprega a forma diferencial de uma equação de estado para um fluido compressível e a equação da continuidade a fim de que a correção da pressão seja determinada. Uma versão paralelizada do simulador numérico foi implementada usando a linguagem de programação C/C++ e a Compute Unified Device Architecture (CUDA) da NVIDIA Corporation. Foram simulados três problemas, o problema unidimensional do escoamento de Couette e os problemas bidimensionais do escoamento no interior de uma Cavidade (Shear Driven Cavity Problem) e da Quebra de Barragem (Dambreak).

Simulador MATLAB para Sistemas Ópticos WDM Amplificados.

Neste trabalho é apresentado um simulador MATLAB para sistemas ópticos WDM amplificados baseado na solução das equações não lineares de Schrödinger acopladas, pelo método de Fourier de passo alternado. Este simulador permite o estudo da propagação de pulsos em fibras ópticas, considerando dispersão cromática, efeitos não lineares como automodulação de fase e modulação de fase cruzada e atenuação, prevendo também o emprego de amplificadores ópticos a fibra dopada com Érbio (EDFAs). Através de simulações numéricas, foi explorada a técnica de otimização do posicionamento de um EDFA ao longo de um enlace óptico, sem repetidores, que objetiva a redução dos custos de implantação de sistemas ópticos, seja pela diminuição da potência do transmissor ou pela relaxação da exigência de sensibilidade do receptor. Além disto, pode favorecer um aumento na capacidade do sistema, através do aumento do alcance ou da taxa de transmissão. A concordância dos resultados obtidos com os disponíveis na literatura confirmam a validade da técnica, bem como a versatilidade e robustez do simulador desenvolvido.

Simulação de escoamentos incompressíveis empregando o método Smoothed Particle Hydrodynamics utilizando algoritmos iterativos na determinação do campo de pressões

Nesse trabalho, foi desenvolvido um simulador numérico (C/C++) para a resolução de escoamentos de fluidos newtonianos incompressíveis, baseado no método de partículas Lagrangiano, livre de malhas, Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH). Tradicionalmente, duas estratégias são utilizadas na determinação do campo de pressões de forma a garantir-se a condição de incompressibilidade do fluido. A primeira delas é a formulação chamada Weak Compressible Smoothed Particle Hydrodynamics (WCSPH), onde uma equação de estado para um fluido quase-incompressível é utilizada na determinação do campo de pressões. A segunda, emprega o Método da Projeção e o campo de pressões é obtido mediante a resolução de uma equação de Poisson. No estudo aqui desenvolvido, propõe-se três métodos iterativos, baseados noMétodo da Projeção, para o cálculo do campo de pressões, Incompressible Smoothed Particle Hydrodynamics (ISPH). A fim de validar os métodos iterativos e o código computacional, foram simulados dois problemas unidimensionais: os escoamentos de Couette entre duas placas planas paralelas infinitas e de Poiseuille em um duto infinito e foram usadas condições de contorno do tipo periódicas e partículas fantasmas. Um problema bidimensional, o escoamento no interior de uma cavidade com a parede superior posta em movimento, também foi considerado. Na resolução deste problema foi utilizado o reposicionamento periódico de partículas e partículas fantasmas.

Modelagem e simulação do escoamento imiscível em meios porosos fractais descritos pela equação de Kozeny-Carman Generalizada

O presente trabalho trata do escoamento bifásico em meios porosos heterogêneos de natureza fractal, onde os fluidos são considerados imiscíveis. Os meios porosos são modelados pela equação de Kozeny-Carman Generalizada (KCG), a qual relaciona a porosidade com a permeabilidade do meio através de uma nova lei de potência. Esta equação proposta por nós é capaz de generalizar diferentes modelos existentes na literatura e, portanto, é de uso mais geral. O simulador numérico desenvolvido aqui emprega métodos de diferenças finitas. A evolução temporal é baseada em um esquema de separação de operadores que segue a estratégia clássica chamada de IMPES. Assim, o campo de pressão é calculado implicitamente, enquanto que a equação da saturação da fase molhante é resolvida explicitamente em cada nível de tempo. O método de otimização denominado de DFSANE é utilizado para resolver a equação da pressão. Enfatizamos que o DFSANE nunca foi usado antes no contexto de simulação de reservatórios. Portanto, o seu uso aqui é sem precedentes. Para minimizar difusões numéricas, a equação da saturação é discretizada por um esquema do tipo "upwind", comumente empregado em simuladores numéricos para a recuperação de petróleo, o qual é resolvido explicitamente pelo método Runge-Kutta de quarta ordem. Os resultados das simulações são bastante satisfatórios. De fato, tais resultados mostram que o modelo KCG é capaz de gerar meios porosos heterogêneos, cujas características permitem a captura de fenômenos físicos que, geralmente, são de difícil acesso para muitos simuladores em diferenças finitas clássicas, como o chamado fenômeno de dedilhamento, que ocorre quando a razão de mobilidade (entre as fases fluidas) assume valores adversos. Em todas as simulações apresentadas aqui, consideramos que o problema imiscível é bidimensional, sendo, portanto, o meio poroso caracterizado por campos de permeabilidade e de porosidade definidos em regiões Euclideanas. No entanto, a teoria abordada neste trabalho não impõe restrições para sua aplicação aos problemas tridimensionais.

Estudo de modelos composicionais de óleo na injeção contínua de vapor

The objective of the thermal recovery is to heat the resevoir and the oil in it to increase its recovery. In the Potiguar river basin there are located several heavy oil reservoirs whose primary recovery energy provides us with a little oil flow, which makes these reservoirs great candidates for application of a method of recovery advanced of the oil, especially the thermal. The steam injection can occur on a cyclical or continuous manner. The continuous steam injection occurs through injection wells, which in its vicinity form a zone of steam that expands itself, having as a consequence the displace of the oil with viscosity and mobility improved towards the producing wells. Another possible mechanism of displacement of oil in reservoirs subjected to continuous injection of steam is the distillation of oil by steam, which at high temperatures; their lighter fractions can be vaporized by changing the composition of the oil produced, of the oil residual or to shatter in the amount of oil produced. In this context, this paper aims to study the influence of compositional models in the continuous injection of steam through in the analysis of some parameters such as flow injection steam and temperature of injection. Were made various leading comparative analysis taking the various models of fluid, varying from a good elementary, with 03 pseudocomponents to a modeling of fluids with increasing numbers of pseudocomponents. A commercial numerical simulator was used for the study from a homogeneous reservoir model with similar features to those found in northeastern Brazil. Some conclusions as the increasing of the simulation time with increasing number of pseudocomponents, the significant influence of flow injection on cumulative production of oil and little influence of the number of pseudocomponents in the flows and cumulative production of oil were found

Estudo de modelos composicionais de óleo na injeção contínua de vapor

The objective of the thermal recovery is to heat the resevoir and the oil in it to increase its recovery. In the Potiguar river basin there are located several heavy oil reservoirs whose primary recovery energy provides us with a little oil flow, which makes these reservoirs great candidates for application of a method of recovery advanced of the oil, especially the thermal. The steam injection can occur on a cyclical or continuous manner. The continuous steam injection occurs through injection wells, which in its vicinity form a zone of steam that expands itself, having as a consequence the displace of the oil with viscosity and mobility improved towards the producing wells. Another possible mechanism of displacement of oil in reservoirs subjected to continuous injection of steam is the distillation of oil by steam, which at high temperatures; their lighter fractions can be vaporized by changing the composition of the oil produced, of the oil residual or to shatter in the amount of oil produced. In this context, this paper aims to study the influence of compositional models in the continuous injection of steam through in the analysis of some parameters such as flow injection steam and temperature of injection. Were made various leading comparative analysis taking the various models of fluid, varying from a good elementary, with 03 pseudocomponents to a modeling of fluids with increasing numbers of pseudocomponents. A commercial numerical simulator was used for the study from a homogeneous reservoir model with similar features to those found in northeastern Brazil. Some conclusions as the increasing of the simulation time with increasing number of pseudocomponents, the significant influence of flow injection on cumulative production of oil and little influence of the number of pseudocomponents in the flows and cumulative production of oil were found

Simulador para fresadora de control numérico computarizado F3-CNC

Tesis (Maestro en Ciencias de la Ingeniería en Manufactura con Especialidad en Automatización ) U.A.N.L.

La erodabilidad de cuatro series de suelos determinada por el mini-simulador de lluvia y el nomograma de Wischmeier

Se realizó un estudio con el propósito de obtener información acerca de le Erodabilidad del suelo, así como distinguir un método confiable y sencillo pera la determinación de ésta. Se seleccionaron cuatro Series de suelos (San Ignacio, Nejapa, Esquipulas y Zambrano), ubicadas en le Cuenca Sur del Lago de Managua, en base a una recopilación de información existente (topografía, reconocimiento y caracterización del terreno), se procedió a obtener les pérdidas de suelo, escurrimiento superficial, concentración de sedimentos y el Índice de Erodabilidad de cada Serie de suelos, por medio de un Mini-simulador de lluvia de Erodabilidad por Kamphorst (1987). El factor de erodabilidad (K) se obtuvo a través de cuatro propiedades del suelo (textura, materia orgánica, estructura y permeabilidad), cuyos valores son introducidos en el Nomograma de Wischmeier (1971). Una vez obtenidos los Índices de erodabilidad (I.K.) y Factor de erodabilidad (K) se determinó que las cuatro Series muestran diferentes grados de susceptibilidad e le erosión. Además, las pérdidas de suelo, escurrimiento superficial, concentración de sedimentos, el índice de erodabilidad y el Factor de erodabilidad son influenciadas por la materia orgánica. Así también se comprobó que el comparar el Índice y el Factor de erodabilidad, tienen un alto valor de correlación. Se pudo observar que le textura no tiene una influencia directa sobre les pérdidas de suelo, escurrimiento superficial, Índice de erodabilidad y Factor de erodabilidad.

Análisis numérico de variables climáticas en el cultivo orgánico de fresa (Fragaria spp.) en El Castillito, Las Sabanas, Madriz

La importancia que el cultivo de fresa ( Fragaria spp.) tiene para los pequeños productores de El Castillito, municipio Las Sabanas del departamento de Madríz, orienta la implementación de técnicas agrícolas que incrementen sus rendimientos. Asimismo, el conocimiento de las condiciones climáticas es esencial para la producción de este rubro. En base a lo anterior se llevó a cabo el presente estudio con el objetivo de describir las características y las condiciones climáticas adecuadas para el establecimiento de este cultivo. Para el análisis se utilizó una estación experimental Kestrel 4 000 Pocket de la cual se tomaron los registros. Se obtuvieron 9 263 observaciones de 11 variables climáticas y fueron objeto de análisis univariado y multivariado. Mediante la información se determinó la evapotranspiración del sitio de estudio. Los rendimientos promedios históricos fueron analizados y contrastados con los meses en los cuales se estableció el cultivo. Las variables climáticas en los meses del año difieren de manera significativa en El Castillito, algunas características son propias de algunos meses. El grupo compuesto por los meses de diciembre a abril, se diferencian del grupo compuesto por los meses de junio a septiembre. Las condiciones de El Castillito son apropiadas para la producción de fresa, siempre y cuando ésta sea establecida durante los meses de junio a agosto. La evapotranspiración del cultivo osciló entre 2.5 a 5 mm día -1 , y mediante esto se propone utilizar láminas de riego entre uno y 1.5 litros por planta por día.

Evaluación de índices de erodabilidad a través de pérdidas de suelo, mediante un mini-simulador de lluvia

La erosión hídrica constituya una seria amenaza en muchas partes del mundo, y en Nicaragua constituye una de las causas principales de la desaparición de la capa más productiva de algunos suelos. Para la lucha contra la erosión hídrica, es preciso conocer los factores y las causas que provoquen. El presente estudio hace un enfoque en algunos factores que influyen sobre el escurrimiento superficial y las pérdidas de suelo. Para lo cual se utilizó una técnica relativamente nueva en Nicaragua, como es la simulación de lluvia, a través de un mini –simulador fabricado en Holanda por Kamphorrts (1987). La investigación fe desarrollada en dos etapas 1rº Etapa de laboratorio de Física de suelo, propiedad de ISCA. Se utilizaron como factores de variación a tres clases texturales de suelo, dos tipos de cobertura vegetal y dos grados de húmeda del suelo; para determinar por un lado ; índice de erodabilidad mediante la E:U:P:S: (Wischerier, 1987) y por otro lado evaluar la influencia de los factores mencionados anteriormente sobre el escurrimiento superficial, las pérdidas de suelo y la concentración de sedimentos. 2dº Etapa de campo: realizada en la finca “El plantel” propiedad del OISCA el factor de variación considerado fue la clase textural. Se determinaron índice de erodabilida de los suelos de estudio mediante la E: U:P:S: y se evaluó la influencia de la textura sobre el escurrimiento superficial, las pérdida de suelo y la concentración de sedimentos. El presente estudio revela que el mini –simulador de lluvia, puede ser utilizado para la determinación de índice de erodabilidad como un paramento indicador de cual suelo es más o manos susceptible a la erosión hídrica. Se recomienda dar seguimiento a esta investigación a con una serie de trabajos, que permitan llegar a otener, un gran número de suelos con sus índices de eroddabilidad respectivos, y que en un futuro, estos índices puedadn llegar a ser extrapolados para la determinación del factor erodabilidad del suelo (K).

Análisis numérico de características básicas de unidades familiares productivas (UFP) en nueve comunidades rurales de Nicaragua

El programa Desarrollo Participativo Integral Rural DEPARTIR) interactúa con familias, estudiantes y docentes investigadores de la Universidad Nacional Agraria (UNA) en comunidades rurales de Nicaragua. Durante el período 2006-2013 el programa ha tenido intervención en 14 comunidades, desarrollando propuestas priorizadas por las familias; así como estudios de cuestionarios socieconómicos, suelos y agua, y análisis de la Unidad Familiar de Producción (UFP). Basado en la información de los municipios de Las Sabanas (n=164), El Crucero (n=207) y Nandaime (n=127), se procedió a analizar bases de datos de 498 UFP con más de 80 variables, a través de análisis univariados y multivariados. Según las condiciones en las familias, se determinó el índice de calidad de vida en la vivienda (ICVV) y digitalizado por medio de coordenadas geográficas las nueve comunidades rurales, y en promedio mostraron un bajo nivel de vida. La religión, la tenencia de tierra, el ICVV y el sexo del informante, distanciaron las comunidades del municipio de Las Sabanas y de Nandaime. Además, el 78% de la población en las comunidades rurales muestreada fue inferior a 40 años, y 11 personas de cada 100, no saben leer ni escribir, con una mediana del 6% y máxima de 20.7% de analfabetismo.

Simulador de remo en banco fijo: Trainera

Las traineras son un tipo de embarcación a remo que se utilizan para competir en regatas. Con el fin de entender la física que impulsa estas embarcaciones, se ha llevado a cabo este proyecto que finaliza con un simulador de trainera. La primera parte del proyecto, la que tiene que ver con este documento, abarca la simulación del remo en sí y el cálculo de las fuerzas o físicas que lo rodeen. Dentro de este documento, comenzaremos con la fuerza ejercida por el remero y lo que conlleva en la rotación local del remo. Para esta rotación hay diferentes variables que se han estudiado y que pueden alterar la velocidad del remo y la fuerza que ejercen al conjunto de la trainera. La razón por la cual se mueve el remo depende de valores introducidos manualmente los cuales se pueden cambiar obteniendo diferentes resultados. Para una visualización rápida e intuitiva de los cálculos se ha utilizado la representación en 3D de la trainera y todos sus componentes. Con este simulador se pueden apreciar detalles en movimiento y en posición de cualquier componente de la trainera.

Desenvolvimento de um simulador para espectrometria por fluorescência de raios X usando computação distribuída

A Física das Radiações é um ramo da Física que está presente em diversas áreas de estudo e se relaciona ao conceito de espectrometria. Dentre as inúmeras técnicas espectrométricas existentes, destaca-se a espectrometria por fluorescência de raios X. Esta também possui uma gama de variações da qual pode-se dar ênfase a um determinado subconjunto de técnicas. A produção de fluorescência de raios X permite (em certos casos) a análise das propriedades físico-químicas de uma amostra específica, possibilitando a determinação de sua constituiçõa química e abrindo um leque de aplicações. Porém, o estudo experimental pode exigir uma grande carga de trabalho, tanto em termos do aparato físico quanto em relação conhecimento técnico. Assim, a técnica de simulação entra em cena como um caminho viável, entre a teoria e a experimentação. Através do método de Monte Carlo, que se utiliza da manipulação de números aleatórios, a simulação se mostra como uma espécie de alternativa ao trabalho experimental.Ela desenvolve este papel por meio de um processo de modelagem, dentro de um ambiente seguro e livre de riscos. E ainda pode contar com a computação de alto desempenho, de forma a otimizar todo o trabalho por meio da arquitetura distribuída. O objetivo central deste trabalho é a elaboração de um simulador computacional para análise e estudo de sistemas de fluorescência de raios X desenvolvido numa plataforma de computação distribuída de forma nativa com o intuito de gerar dados otimizados. Como resultados deste trabalho, mostra-se a viabilidade da construção do simulador através da linguagem CHARM++, uma linguagem baseada em C++ que incorpora rotinas para processamento distribuído, o valor da metodologia para a modelagem de sistemas e a aplicação desta na construção de um simulador para espectrometria por fluorescência de raios X. O simulador foi construído com a capacidade de reproduzir uma fonte de radiação eletromagnética, amostras complexas e um conjunto de detectores. A modelagem dos detectores incorpora a capacidade de geração de imagens baseadas nas contagens registradas. Para validação do simulador, comparou-se os resultados espectrométricos com os resultados gerados por outro simulador já validado: o MCNP.

Caracterización experimental del comportamiento dinámico de un accionamiento de máquina herramienta.

[ES]El objetivo de este proyecto es validar experimentalmente una serie de modelos que caracterizan el comportamiento de un accionamiento de máquina herramienta de husillo a bolas. El proyecto aparece como respuesta a un problema de precisión que se percibe en máquinas herramienta con pórticos y columnas verticales de varios metros. Para ello, es necesario diseñar un prototipo de esta máquina herramienta y un modelo de 3 grados de libertad (con un programa numérico y un simulador). Este modelo debe ser validado por medidas internas y externas para predecir como una columna real actuaria bajo condiciones predeterminadas.

Acoplamento de simulador de imagens SAR a interpretador MPI para estimação do espectro direcional de ondas.

O protótipo de uma interface gráfica para análise de imagens SAR (radar de abertura sintética - da sigla em inglês (Synthetic Aperture Radar) vem sendo desenvolvido e aperfeiçoado. Em seu estágio atual, a ferramenta é capaz de extrair o espectro direcional de ondas e o campo de ventos de imagens ERS 1&2. Dentre as diversas abordagens empregadas no desenvolvimento do protótipo, pode-se citar a avaliação da metodologia atualmente utilizada na interpretação das imagens. Neste sentido, é apresentada uma proposta de geração de imagens SAR sintéticas, de forma a viabilizar a avaliação do método de extração de parâmetros meteo-oceanográficos a partir do acoplamento do simulador de imagens com o interpretador utilizado no protótipo. Uma comparação detalhada entre os valores empregados para simulação e os resultados sacados da interface torna possível identificar possíveis deficiências e indicar aperfeiçoamentos ao método. Desta forma, o presente trabalho, além de discutir o protótipo para análise de imagens SAR, apresenta o desenvolvimento do acoplamento do simulador de imagens. Os resultados obtidos indicam que o acoplamento atingiu parcialmente seu objetivo apresentando bons resultados na interpretação das direções. Porém, ainda há algumas questões a serem avaliadas para a obtenção de resultados mais consistentes.