Orographic drag associated with lee waves trapped at an inversion

The drag produced by 2D orographic gravity waves trapped at a temperature inversion and waves propagating in the stably stratified layer existing above are explicitly calculated using linear theory, for a two-layer atmosphere with neutral static stability near the surface, mimicking a well-mixed boundary layer. For realistic values of the flow parameters, trapped lee wave drag, which is given by a closed analytical expression, is comparable to propagating wave drag, especially in moderately to strongly non-hydrostatic conditions. In resonant flow, both drag components substantially exceed the single-layer hydrostatic drag estimate used in most parametrization schemes. Both drag components are optimally amplified for a relatively low-level inversion and Froude numbers Fr ≈ 1. While propagating wave drag is maximized for approximately hydrostatic flow, trapped lee wave drag is maximized for l_2 a = O(1) (where l_2 is the Scorer parameter in the stable layer and a is the mountain width). This roughly happens when the horizontal scale of trapped lee waves matches that of the mountain slope. The drag behavior as a function of Fr for l_2 H = 0.5 (where H is the inversion height) and different values of l2a shows good agreement with numerical simulations. Regions of parameter space with high trapped lee wave drag correlate reasonably well with those where lee wave rotors were found to occur in previous nonlinear numerical simulations including frictional effects. This suggests that trapped lee wave drag, besides giving a relevant contribution to low-level drag exerted on the atmosphere, may also be useful to diagnose lee rotor formation.

Control and chaos for vibro-impact and non-ideal oscillators

In the paper, we discuss dynamics of two kinds of mechanical systems. Initially, we consider vibro-impact systems which have many implementations in applied mechanics, ranging from drilling machinery and metal cutting processes to gear boxes. Moreover, from the point of view of dynamical systems, vibro-impact systems exhibit a rich variety of phenomena, particularly chaotic motion. In this paper, we review recent works on the dynamics of vibro-impact systems, focusing on chaotic motion and its control. The considered systems are a gear-rattling model and a smart damper to suppress chaotic motion. Furthermore, we investigate systems with non-ideal energy source, represented by a limited power supply. As an example of a non-ideal system, we analyse chaotic dynamics of the damped Duffing oscillator coupled to a rotor. Then, we show how to use a tuned liquid damper to control the attractors of this non-ideal oscillator.

Stegmotorstyrd rotortilt för användning vid mätning av antenners riktningskaraktäristik

Radioantenner tillverkas med olika egenskaper för att passa olika applikatoner. En av dessa egenskaper är antennens riktningskaraktäristik. Hur antennen skall konstrueras för att få den eftersträvade riktningskaraktäristiken kan beräknas. För att kontrollera att antennens faktiska riktningskaraktäristik överensstämmer med den beräknade kan antennens riktningskaraktäristik mätas. Företaget Detectus AB utvecklar idag ett mätsystem för att mäta antenners riktningskaraktäristik och presentera denna i form av ett tredimensionellt polärdiagram. Rapporten beskriver det examensarbete som genomförts i syfte att utveckla hårdvara med tillhörande styrsystem för mätsystemet. En prototyp för den rotortilt som skall rotera och tilta antennen under mätningen har utvecklats. Till denna rotortilt har också mjukvara för styrning av rotations- och tiltrörelsernas stegmotorer tagits fram. Vidare arbete innefattar att implementera en nödstoppsfunktion samt en referenssökningsfunktion för rotortilten. Vidare arbete innefattar också att utveckla mjukvara för mätsystemet.

Análise dinâmica de rotores de grupos turbo e hidrogeradores com o método das matrizes de transferência

Conhecer o comportamento vibratório de rotores de máquinas rotativas, já durante a fase de projeto, é uma necessidade cada vez maior nos dias atuais, quando modificações corretivas, após o início da operação, já não são mais aceitáveis, devido aos altos custos de material e execução empregados, se comparados com os lucros que são cada vez mais reduzidos, em função das regras impostas pelo mercado, e devido também ao tempo necessário para tais modificações, que implica em manter a máquina parada, sem gerar lucros nesse penodo, acarretando em mu1tas contratuais para o fabricante. o presente trabalho visa dar subsídiosà análise dinâmicadas linhas de eixos de turbo e hidrogeradores (conjuntos formados pela turbina mais o gerador, usados respectivamentenas centraistermelétricase hidrelétricas). Inicialmente é feita uma breve explanação sobre formas construtivas de hidrogeradores e tipos de turbinas hidráu1icas utilizados atualmente. O trabalho prossegue apresentando as propriedades dos mancais com filme de óleo, os fenômenos do empuxo magnético no rotor do gerador e do efeito giroscópico, bem como a norma ISO 1940, que define os níveis admissíveis de desbalanceamentos residuais para rotores de máquinas É apresentada uma formulação matemática pelo Método das Matrizes de Transferência para as análises das vibrações livres, bem como das vibrações forçadas com carregamentos cíclicos devido aos desbalanceamentos residuais das linhas de eixos. A análise das vibrações livres é feita para a obtenção das fteqüências naturais torcionais e das fteqüências tlexionais críticas em um plano. A análise das vibrações forçadas é elaborada para fornecer as respostas dinâmicas em dois planos ortogonais, devido ao desbalanceamento residual. Para aplicação da metodologia de cálculo apresentada, são elaboradas rotinas computacionais de cálculos, utilizando como plataforma o software MATLAB. Para testar o Método das Matrizes de Transferência, bem como os programas de computador elaborados, faz-se algumas análises com soluções analíticas exatas e comparam-se resultados obtidos. Como aplicação prática, faz-se um estudo aprofundado dos comportamentos dinâmicos algumas linhas de eixos de hidrogeradores, para variações de configurações de construção dessas, bem como para as diversas condições de operação.

Respostas periódicas em sistemas lineares e fracamente não lineares não ressonantes e comportamento dinâmico de sistemas rotativos com o uso da base dinâmica

Este trabalho visa realizar o estudo do comportamento dinâmico de um eixo rotor flexível, modelado segundo a teoria de Euler-Bernoulli e caracterizar as respostas periódicas de sistemas LTI (sistemas lineares invariantes no tempo) e sistemas fracamente não lineares de ordem arbitrária. Para tanto, é utilizada a base dinâmica gerada pela resposta impulso ou solução fundamental. O comportamento dinâmico de um eixo rotor flexível foi discutido em termos da função de Green espacial e calculada de maneira não-modal. Foi realizado um estudo do problema de autovalor para o caso de um um eixo rotor biapoiado. As freqüências são obtidas e os modos escritos em termos da base dinâmica e da velocidade de rotação. As respostas periódicas de sistemas LTI, utilizadas nas aproximações com sistemas fracamente não lineares, são obtidas, independentemente da ordem do sistema, como um operador integral onde o núcleo é a função de Green T-periódica. Esta função é caracterizada em termos das propriedades de continuidade, periodicidade e salto da função de Green T-periódica, e da base dinâmica Simulações foram realizadas para sistemas concentrados, matriciais e escalares, com o objetivo de mostrar a validade da metodologia desenvolvida com as propriedades da função de Green T-periódica. Foi abordado um modelo não-linear para uma centrífuga utilizada na indústria textil [Starzinski, 1977].

Desenvolvimento de elastômeros termoplásticos a partir de SBR epoxidada e polipropileno

Os elastômeros termoplásticos vulcanizados (TPVs) na sua maioria constituídos por borrachas apolares (EPDM, NR) e poliolefinas (PP, PE), apresentam a vantagem de serem processáveis como termoplásticos e serem facilmente reciclados. No entanto, apresentam desvantagens no que se refere à sua baixa resistência a óleos, combustíveis e graxas em relação à borracha termofixa. Este trabalho, teve como objetivo estudar a obtenção de TPVs com propriedades mecânicas adequadas e resistência a óleos e solventes orgânicos, a partir da borracha comercial SBR 1502 parcialmente epoxidada. Esta, por ter a estrutura química de sua cadeia principal modificada pela introdução de grupos epóxidos, deve apresentar melhor resistência a óleos e solventes. Os TPVs foram obtidos em misturador fechado acoplado a um reômetro Haake, na temperatura de 1800C e velocidade de rotor de 75 rpm, vulcanizados dinamicamente com o sistema Bismaleimida/peróxido de dicumila. Foram caracterizados quanto às suas propriedades mecânicas por medidas tensão-deformação, medidas mecânicas dinâmicas, inchamento em ciclohexano, THF e óleo IRM 903, dureza. A morfologia foi determinada por microscopia eletrônica de varredura, MEV. Foram analisados os fatores que influenciam as propriedades dos TPVs, tais como composição (relação PP/SBR), teor de BMI, grau de epoxidação da borracha, uso de agente compatibilizante. O TPV na composição PP/SBR 40/60, esta epoxidada em 40 mol % e contendo o agente compatibilizante Vestenamer adicionado na forma de blenda (borracha/agente compatibilizante) apresentou a melhor resposta em termos de tensão-deformação na ruptura. Os TPVs com a SBR epoxidada em 70% apresentaram melhor resistência a óleo e solventes. Os fatores, potencialmente, capazes de influenciar a dureza dos TPVs também foram avaliados. Neste particular, verificou-se que o tipo de poliolefina, bem como o uso de plastificante são os fatores que mais influenciam a dureza dos TPVs.

Sexagem de espermatozoides bovinos por centrifugação em gradiente descontínuo de densidade de Percoll

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Avaliação de robustez, desempenho e aplicação do controlador adaptativo por posicionamento de pólos e estrutura variável

In this work, the variable structure adaptive pole placement controller (VS-APPC) robustness and performance are evaluated and this algorithm is applied in a motor control system. The controller robustness evaluation will be done through simulations, where will be introduced in the system the following adversities: time delay, actuator response boundeds, disturbances, parametric variation and unmodeled dynamics. The VS-APPC will be compared with PI control, pole placement control (PPC) and adaptive pole placement controller (APPC). The VS-APPC will be simulated to track a step and a sine reference. It will be applied in a three-phase induction motor control system to track a sine signal in the stator reference frame. Simulation and experimental results will prove the efficiency and robustness of this control strategy

Controle preditivo bilinear aplicado a um motor de indução

The present work is based on the applied bilinear predictive control applied to an induction motor. As in particular case of the technique based on predictive control in nonlinem systems, these have desperted great interest, a time that present the advantage of being simpler than the non linear in general and most representative one than the linear one. One of the methods, adopted here, uses the linear model "quasi linear for step of time" based in Generalized Predictive Control. The modeling of the induction motor is made by the Vectorial control with orientation given for the indirect rotor. The system is formed by an induction motor of 3 cv with rotor in squirregate, set in motion for a group of benches of tests developed for this work, presented resulted for a variation of +5% in the value of set-point and for a variation of +10% and -10% in the value of the applied nominal load to the motor. The results prove a good efficiency of the predictive bilinear controllers, then compared with the linear cases

Sensores e interfaces com aplicações em motor mancal

Relevant researches have been growing on electric machine without mancal or bearing and that is generally named bearingless motor or specifically, mancal motor. In this paper it is made an introductory presentation about bearingless motor and its peripherical devices with focus on the design and implementation of sensors and interfaces needed to control rotor radial positioning and rotation of the machine. The signals from the machine are conditioned in analogic inputs of DSP TMS320F2812 and used in the control program. This work has a purpose to elaborate and build a system with sensors and interfaces suitable to the input and output of DSP TMS320F2812 to control a mancal motor, bearing in mind the modularity, simplicity of circuits, low number of power used, good noise imunity and good response frequency over 10 kHz. The system is tested at a modified ordinary induction motor of 3,7 kVA to be used with a bearingless motor with divided coil

Controle vetorial para velocidade de um motor de indução trifásico utilizando estimador filtro de Kalman

This paper describes the study, computer simulation and feasibility of implementation of vector control speed of an induction motor using for this purpose the Extended Kalman Filter as an estimator of rotor flux. The motivation for such work is the use of a control system that requires no sensors on the machine shaft, thus providing a considerable cost reduction of drives and their maintenance, increased reliability, robustness and noise immunity as compared to control systems with conventional sensors

Simulação numérica da interação entre uma nuvem incidente de vórtices e uma aerofólio através do método dos vórtices

The study of aerodynamic loading variations has many engineering applications, including helicopter rotor blades, wind turbines and turbo machinery. This work uses a Vortex Method to make a lagrangian description of the a twodimensional airfoil/ incident wake vortex interaction. The flow is incompressible, newtonian, homogeneus and the Reynolds Number is 5x105 .The airfoil is a NACA 0018 placed a angle of attack of the 0° and 5°simulates with the Painel Method with a constant density vorticity panels and a generation poit is near the painel. The protector layer is created does not permit vortex inside the body. The vortex Lamb convection is realized with the Euler Method (first order) and Adans-Bashforth (second order). The Random Walk Method is used to simulate the diffusion. The circular wake has 366 vortex all over positive or negative vorticity located at different heights with respect to the airfoil chord. The Lift was calculated based in the algorithm created by Ricci (2002). This simulation uses a ready algorithm vatidated with single body does not have a incident wake. The results are compared with a experimental work The comparasion concludes that the experimental results has a good agrement with this papper

Electrically, Chemically, and Photonically Powered Torsional and Tensile Actuation of Hybrid Carbon Nanotube Yarn Muscles

Artificial muscles are of practical interest, but few types have been commercially exploited. Typical problems include slow response, low strain and force generation, short cycle life, use of electrolytes, and low energy efficiency. We have designed guest-filled, twist-spun carbon nanotube yarns as electrolyte-free muscles that provide fast, high-force, large-stroke torsional and tensile actuation. More than a million torsional and tensile actuation cycles are demonstrated, wherein a muscle spins a rotor at an average 11,500 revolutions/minute or delivers 3% tensile contraction at 1200 cycles/minute. Electrical, chemical, or photonic excitation of hybrid yarns changes guest dimensions and generates torsional rotation and contraction of the yarn host. Demonstrations include torsional motors, contractile muscles, and sensors that capture the energy of the sensing process to mechanically actuate.

Power performance evaluation of an electric home fan with triac-based automatic speed control system

In order to provide a low cost system of thermal comfort, a common model of home fan, 40 cm diameter size, had its manual four-button control system replaced by an automatic speed control. The new control system has a temperature sensor feeding a microcontroller that, by using an optic coupling, DIAC or TRIAC-based circuit, varies the RMS value of the fan motor input voltage and its speed, according to the room temperature. Over a wide range of velocity, the fan net power and the motor fan input power were measured working under both control system. The temperature of the motor stator and the voltage waveforms were observed too. Measured values analysis showed that the TRIAC-based control system makes the fan motor work at a very low power factor and efficiency values. The worst case is at low velocity range where the higher fan motor stator temperatures were registered. The poor power factor and efficiency and the harmonics signals inserted in the motor input voltage wave by the TRIAC commutation procedure are correlated.

A novel HPF voltage source rectifier for variable speed refrigeration systems

A novel single-phase voltage source rectifier capable to achieve High-Power-Factor (HPF) for variable speed refrigeration system application, is proposed in this paper. The proposed system is composed by a single-phase high-power-factor boost rectifier, with two cells in interleave connection, operating in critical conduction mode, and employing a soft-switching technique, controlled by a Field Programmable Gate Array (FPGA), associated with a conventional three-phase IGBT bridge inverter (VSI - Voltage Source Inverter), controlled by a Digital Signal Processor (DSP). The soft-switching technique for the input stage is based on zero-current-switching (ZCS) cells. The rectifier's features include the reduction in the input current ripple, the reduction in the output voltage ripple, the use of low stress devices, low volume for the EMI input filter, high input power factor (PF), and low total harmonic distortion (THD) in the input current, in compliance with the EEC61000-3-2 standards. The digital controller for the output stage has been developed using a conventional voltage-frequency control (scalar V/f control), and a simplified stator oriented Vector control, in order to verify the feasibility and performance of the proposed digital controls for continuous temperature control applied at a refrigerator prototype.