Perda de carga em microtubos e conectores utilizados em microaspersão

Este trabalho foi desenvolvido com o objetivo de ajustar equações que estimam a perda distribuída de carga em microtubos utilizados em microaspersão e a perda localizada de carga na passagem lateral do fluxo por meio dos conectores na linha lateral. A perda distribuída de carga foi determinada em quatro diâmetros de microtubos com nove a dez repetições para 15 vazões, por meio da aplicação do teorema de Bernoulli. O fator de atrito (f) foi estimado fixando-se o valor de m = 0,25 e calibrando-se o valor do parâmetro c (0,290). A perda localizada de carga foi determinada por diferença entre perda de carga no microtubo mais conector e perda de carga no microtubo. Dois modelos de conectores foram utilizados e caracterizados quanto ao diâmetro interno e dimensões. Uma aproximação matemática foi proposta para calcular a perda localizada de carga com base em coeficiente de carga cinética do conector (K'), que leva em consideração as dimensões do conector e do microtubo e independência das forças viscosas para Re > 5.000. As variações de vazão e de pressão entre os emissores situados nos extremos da linha lateral mostraram-se sensíveis à perda de carga na passagem lateral pelo conector mais a perda de carga no microtubo.

Modelagem computacional do fluxo unidimensional de água em meio não saturado do solo

O estudo do fluxo de água em zonas não saturadas do solo é de grande importância para pesquisas relacionadas à disponibilidade hídrica para o desenvolvimento das plantas. Devido ao alto custo, ao tempo demandado e ao esforço humano nas investigações de campo, os modelos matemáticos, aliados às técnicas numéricas e avanços computacionais, constituem-se em uma ferramenta importante na previsão desses estudos. No presente trabalho, objetivou-se solucionar a equação diferencial parcial não linear de Richards mediante a aplicação do Método de Elementos Finitos. Na aproximação espacial, foi empregada a adaptatividade com refinamento "h" na malha de elementos finitos e, na derivada temporal, foi aplicado o esquema de Euler Explícito. A função interpolação polinomial utilizada foi de grau 2, e a que garantiu a conservação de massa da estratégia de adaptação. Para a validação do modelo, foram utilizados dados disponíveis em literatura. A utilização da função interpolação polinomial de grau 2 e o refinamento "h", com considerável redução do tempo de execução da rotina computacional, permitiram uma boa concordância do modelo em comparação a soluções disponíveis na literatura.

Verhopäällystyspastojen analyysimenetelmät

Diplomityön tarkoitus oli selvittää verhopäällystyspastoille sopivia analyysimenetelmiä. Verhopäällystyksessä onnistunut päällystystapahtuma vaatii venymäviskositeetin ja pintajännityksen hyvää hallintaa. Kirjallisuusosassa käsiteltiin verhopäällystystä, verhopäällystyspastojen koostumusta, reologiaa ja pintajännitystä. Kirjallisuusosassa käsiteltiin lisäksi verhopäällystyspastojen reologian ja pintajännityksen mittaamiseen soveltuvia mittausmenetelmiä. Verhopäällystyksen luonteen vuoksi kirjallisuusosassa syvennyttiin venymäviskositeetin ja dynaamisen pintajännityksen mittaamiseen tarkoitettuihin menetelmiin. Kokeellisessa osassa tutkittiin päällystyspastasarjojen reologiaa ja pintajännitystä verhopäällystystä varten. Osaan päällystyspastoista luotiin venymäviskositeettia ja osasta laskettiin pintajännitystä. Venymäviskositeetin mittaamista varten työssä käytettiin ACAV A2 -reometriin liitettyjä teräsreikälevyjä. Dynaamisen pintajännityksen mittaamista varten työssä käytettiin KSV BPA-800P -pintajännitysmittaria. ACAV A2 -reometriin liitettyjen teräsreikälevyjen (reiän sisähalkaisija 0,5 tai 0,7 mm) avulla mitattiin venymäviskositeettia kuvaavia Eulerin lukuarvoja onnistuneesti suurilla kiintoainepitoisuuksilla (50, 60 tai 65 p %). Erikoispaksuntajan määrää lisäämällä onnistuttiin luomaan huomattavaa venymäviskositeettia. Kiintoainepitoisuuden kasvaessa kasvoi myös venymäviskositeetti. Tavanomaisille paksuntajille mitattiin hieman kohonneita venymäviskositeetteja verrattuna referenssipäällystyspastaan. Pigmenttikoostumuksella (kalsiumkarbonaatti/kaoliini) ei näyttänyt olevan vaikutusta venymäviskositeettiin, tai vaikutus oli suhteellisen pieni. Dynaamisen pintajännityksen mittaamista varten käytössä ollut KSV BPA-800P -pintajännitysmittari ei toiminut luotettavasti, vaikka näytteitä laimennettiin. Kiintoainepitoisuudessa 10 p-% olleilla laimennoksilla saavutettiin analysoinnin kannalta parhaat tulokset. Tuloksista saatiin kuitenkin viitteitä, että kyseinen mittari voisi olla potentiaalinen menetelmä dynaamisen pintajännityksen mittaamiseksi.

A multibody dynamic model of the cross-country ski-skating technique

The objective of this thesis is the development of a multibody dynamic model matching the observed movements of the lower limb of a skier performing the skating technique in cross-country style. During the construction of this model, the formulation of the equation of motion was made using the Euler - Lagrange approach with multipliers applied to a multibody system in three dimensions. The description of the lower limb of the skate skier and the ski was completed by employing three bodies, one representing the ski, and two representing the natural movements of the leg of the skier. The resultant system has 13 joint constraints due to the interconnection of the bodies, and four prescribed kinematic constraints to account for the movements of the leg, leaving the amount of degrees of freedom equal to one. The push-off force exerted by the skate skier was taken directly from measurements made on-site in the ski tunnel at the Vuokatti facilities (Finland) and was input into the model as a continuous function. Then, the resultant velocities and movement of the ski, center of mass of the skier, and variation of the skating angle were studied to understand the response of the model to the variation of important parameters of the skate technique. This allowed a comparison of the model results with the real movement of the skier. Further developments can be made to this model to better approximate the results to the real movement of the leg. One can achieve this by changing the constraints to include the behavior of the real leg joints and muscle actuation. As mentioned in the introduction of this thesis, a multibody dynamic model can be used to provide relevant information to ski designers and to obtain optimized results of the given variables, which athletes can use to improve their performance.

Use of raw Euphorbia tirucalli extract for inhibition of ascitic Ehrlich tumor

Objective: to evaluate the effect of the Euphorbia tirucalli hydroalcoholic extract (ETHE) on the development of Ehrlich Tumor, in its ascitic form. Methods: we intraperitoneally inoculated 15 Swiss mice with 10.44 x 107 cells of Ehrlich Tumor and divided them in two groups one day after: ETHE Group (eight mice), treated with a dosage of 125 mg/kg/day of EHTE for five days; and Control Group (seven mice), treated only with 0.9% isotonic saline solution over the same period. The treatment was done by gavage. Ten days after inoculation, four mice from each group were sacrificed for quantification of tumor cell number, ascitic fluid volume and bone marrow cell number. The remaining animals were maintained to evaluate survival. Results: The ascitic fluid volume and the tumor cell number were decreased in the ETHE group when compared with the control group, but with no statistical significance. On the other hand, survival was higher in the ETHE group, as well as the number of bone marrow cells. Conclusion: Treatment with ETHE after inoculation of Ehrlich Tumor decreases its development and increases survival and the bone marrow cellularity, thus reducing the myelosuppression present in the Ehrlich Tumor bearing mice.

Vascularização arterial da região do nó sinoatrial em corações suínos: origem, distribuição e quantificação

O nó sinoatrial, por se encontrar topograficamente instalado como componente inicial do sistema de condução, é responsável pela geração dos impulsos nervosos determinantes da contração cardíaca. Estudos relacionados à morfologia do nó, visando conhecer a origem, trajeto e distribuição dos vasos neste tecido são conhecidos, contudo, no que diz respeito a estes aspectos e aos dados quantitativos da irrigação nodal, no que se refere ao comportamento vascular arterial e a densidade vascular arterial desta região, a literatura é escassa. Com este objetivo foram utilizados 30 corações de suínos SRD, sendo 27 injetados com resina vinílica corada, para análise da origem e trajeto da ANSA (artéria do nó sinoatrial) e 3 corações injetados com solução aquosa de carvão coloidal (tinta nanquim) para proceder à análise estereológica. As artérias atriais originaram-se tanto da artéria coronária direita quanto da esquerda, com predominância da primeira (66,66% e 33,33%, respectivamente). Quando originada da coronária direita, a irrigação ocorreu pelo ramo AADAM (artéria atrial direita cranial medial) em 14 casos e pelos ramos AADAI (artéria atrial direita cranial medial) em 2 casos e AADAL (artéria atrial direita cranial lateral) em 2 casos. Em 9 casos (33,33%) originou-se pela artéria coronária esquerda: quatro pelo ramo AASPL (artéria atrial esquerda caudal lateral), dois pelo ramo AASAI (artéria atrial esquerda cranial intermédia) e três pelo ramo AASAM (artéria atrial esquerda cranial medial). Anastomoses interarteriais, com participação dos vasos responsáveis pela irrigação do território do nó sinoatrial foram observadas na maioria dos casos (25 corações). O Volume do órgão ou Volume Referência (V(ref)) foi de 35,32x10(4)µm³. Para as variáveis estereológicas analisadas, a estimação da densidade de comprimento do vaso (Lv) foi de 766; o comprimento do vaso (L) - mm - foi de 27,06x10(5)µm; a densidade de superfície de área (Sv) foi de 182 e a superfície de área (S) - mm² - foi de 64,3x10(6)µm². A estimação da densidade numérica vascular (Nv(vasc)), quantidade de vasos por unidade de volume (cm³), foi de 2,19 10-5 e o número total de vasos no órgão (N(vasc)), estimado pelo método dissector físico em combinação com a estimativa do número de Euler (Xv), foi de 773,6832 x10-2. A elevada densidade vascular e do número total de vasos na região do nó sinoatrial de suínos sugere a existência de uma complexa e densa rede vascular perinodal, ratificando a importância deste marca-passo pelo seu suprimento sangüíneo.

On the development of an unstructured grid solver for inert and reactive high speed flow simulations

An unstructured grid Euler solver for reactive compressible flow applications is presented. The method is implemented in a cell centered, finite volume context for unstructured triangular grids. Three different schemes for spatial discretization are implemented and analyzed. Time march is implemented in a time-split fashion with independent integrators for the flow and chemistry equations. The capability implemented is tested for inert flows in a hypersonic inlet and for inert and reactive supersonic flows over a 2-D wedge. The results of the different schemes are compared with each other and with independent calculations using a structured grid code. The strengths and the possible weaknesses of the proposed methods are discussed.

Uma revisão sobre a parametrização de rotações finitas na dinâmica de corpos rígidos

Este trabalho tem por objetivo apresentar possíveis parametrizações de rotações finitas, dando especial ênfase à descrição do operador rotação em termos dos parâmetros mais utilizados na literatura.. Uma descrição intrínseca do operador rotação e de suas propriedades é apresentada.. Em seguida, este operador é utilizado para descrever a cinemática espacial de corpos rígidos. Parâmetros como ângulos de Euler e de Bryant, parâmetros de Euler e de Rodrigues, vetor rotação, vetor rotação conforme, e quaternios são apresentados, assim como suas relações. Problemas como pontos de singularidade e propriedades de diferenciabilidade são tratados. Comparações entre os diversos sistemas de parametrizações são apresentadas e conclusões finais acerca das vantagens e desvantagens de uma dada parametrização são formuladas.

On the numerical integration of rigid body nonlinear dynamics in presence of parameters singularities

One of the main complexities in the simulation of the nonlinear dynamics of rigid bodies consists in describing properly the finite rotations that they may undergo. It is well known that, to avoid singularities in the representation of the SO(3) rotation group, at least four parameters must be used. However, it is computationally expensive to use a four-parameters representation since, as only three of the parameters are independent, one needs to introduce constraint equations in the model, leading to differential-algebraic equations instead of ordinary differential ones. Three-parameter representations are numerically more efficient. Therefore, the objective of this paper is to evaluate numerically the influence of the parametrization and its singularities on the simulation of the dynamics of a rigid body. This is done through the analysis of a heavy top with a fixed point, using two three-parameter systems, Euler's angles and rotation vector. Theoretical results were used to guide the numerical simulation and to assure that all possible cases were analyzed. The two parametrizations were compared using several integrators. The results show that Euler's angles lead to faster integration compared to the rotation vector. An Euler's angles singular case, where representation approaches a theoretical singular point, was analyzed in detail. It is shown that on the contrary of what may be expected, 1) the numerical integration is very efficient, even more than for any other case, and 2) in spite of the uncertainty on the Euler's angles themselves, the body motion is well represented.

Solution of aerospace problems using structured and unstructured strategies

Products developed at industries, institutes and research centers are expected to have high level of quality and performance, having a minimum waste, which require efficient and robust tools to numerically simulate stringent project conditions with great reliability. In this context, Computational Fluid Dynamics (CFD) plays an important role and the present work shows two numerical algorithms that are used in the CFD community to solve the Euler and Navier-Stokes equations applied to typical aerospace and aeronautical problems. Particularly, unstructured discretization of the spatial domain has gained special attention by the international community due to its ease in discretizing complex spatial domains. This work has the main objective of illustrating some advantages and disadvantages of numerical algorithms using structured and unstructured spatial discretization of the flow governing equations. Numerical methods include a finite volume formulation and the Euler and Navier-Stokes equations are applied to solve a transonic nozzle problem, a low supersonic airfoil problem and a hypersonic inlet problem. In a structured context, these problems are solved using MacCormack’s implicit algorithm with Steger and Warming’s flux vector splitting technique, while, in an unstructured context, Jameson and Mavriplis’ explicit algorithm is used. Convergence acceleration is obtained using a spatially variable time stepping procedure.

Numerical Simulation of Stochastic Di erential Equations

Stochastic differential equation (SDE) is a differential equation in which some of the terms and its solution are stochastic processes. SDEs play a central role in modeling physical systems like finance, Biology, Engineering, to mention some. In modeling process, the computation of the trajectories (sample paths) of solutions to SDEs is very important. However, the exact solution to a SDE is generally difficult to obtain due to non-differentiability character of realizations of the Brownian motion. There exist approximation methods of solutions of SDE. The solutions will be continuous stochastic processes that represent diffusive dynamics, a common modeling assumption for financial, Biology, physical, environmental systems. This Masters' thesis is an introduction and survey of numerical solution methods for stochastic differential equations. Standard numerical methods, local linearization methods and filtering methods are well described. We compute the root mean square errors for each method from which we propose a better numerical scheme. Stochastic differential equations can be formulated from a given ordinary differential equations. In this thesis, we describe two kind of formulations: parametric and non-parametric techniques. The formulation is based on epidemiological SEIR model. This methods have a tendency of increasing parameters in the constructed SDEs, hence, it requires more data. We compare the two techniques numerically.

Polyphenolic cells and their interrelation with cotyledon cells in seven species of Theobroma (Sterculiaceae)

The amount of cotyledon polyphenolic cells varies extensively within the Theobroma species. The polyphenolic compounds of these cells play a protective role and furthermore have an important function in the development of chocolate flavour. The morphology of the polyphenolic cells of the mesophyll is described and the development of these idioblasts in Theobroma cacao L., T. subincanum Mart., T. obovatum Klotzsch ex Bernoulli, T. grandiflorum (Willd. ex Spreng.) K. Schum., T. microcarpum Mart., T. bicolor Bonpl. and T. speciosum Willd. ex Spreng analysed. The total polyphenolic content in the seeds as determined by spectrophotometry showed a variation of about forty times. The alive, transparent polyphenolic cells are scattered throughout the cotiledonary mesophyll. However the polyphenolic cells of T. cacao and T. grandiflorum are also aligned perpendicularly with respect to the mesophyll borders and, in addition, both species display polyphenolic cells with a natural translucent purple colour. All the species analysed contained polyphenolic cells scattered throughout the parenchymal cells and also in a lengthwise association with vascular bundles. In T. bicolor and T. speciosum, the species with the lowest polyphenolic contents, these cells were mostly located around the vascular bundles. Using Scanning Electron Microscopy, the polyphenolic cells demonstrated a complex cytoarchitecture, and after fixing with glutaraldhyde, the polyphenolic secretion was shown to remain as a single unit or was organized into round droplets. Transmission Electron Microscopy displayed immature plastids from young mesophyll cells containing eletron-dense deposits similar to phenolic substances, suggesting that Theobroma plastids are involved in the synthesis of phenolics.

Difusão do cloreto de sódio no processo de salga de queijos: modelagem matemática com o emprego do método de elementos finitos

A transferência de um soluto (cloreto de sódio), através de uma matriz sólida tridimensional (queijo) foi estudada aplicando-se o método de elementos finitos. A formulação variacional (Galerkin) do problema diferencial (modelo de difusão) teve como base teórica a 2ª lei de Fick. Os procedimentos para integração no tempo foram o de Crank-Nicolson e o de Euler-modificado, que foram escolhidos por apresentarem estabilidade incondicional. O programa computacional desenvolvido mostrou-se versátil para resolver situações de amostragem em condições mais realistas e pode ser aplicado para geometrias complexas. O modelo proposto permitiu uma boa estimativa do ganho de sal no queijo, usando um coeficiente de difusão cujo valor pode ser obtido por extrapolação de dados experimentais. A aplicação do método numérico (MEF), com o esquema de Crank-Nicolson, na simulação da difusão do cloreto de sódio na salga de queijos, mostrou boa aproximação quando os resultados foram comparados com os valores experimentais encontrados na literatura especializada.