Two-dimensional hygrothermal transfer in porous building materials

A two-dimensional mathematical model for evaluating the simultaneous heat and moisture migration in porous building materials was proposed. Vapor content and temperature were chosen as the principal driving potentials. The numerical solution was based on the control volume finite difference technique with fully implicit scheme in time. Two validation experiments were developed in this study. The evolution of transient moisture distributions in both one-dimensional and two-dimensional cases was measured. A comparison between experimental results and those obtained by the numerical model proves that they are fully consistent with each other. The model can be easily integrated into a whole building heat, air and moisture transfer model. Another main advantage of the present numerical method lies in the fact that the required moisture transport properties are comparatively simple and easy to determine.

Numerical Simulation of Electroosmotic Flow with Step Change in Zeta Potential

Electroosmotic flow is a convenient mechanism for transporting polar fluid in a microfluidic device. The flow is generated through the application of an external electric field that acts on the free charges that exists in a thin Debye layer at the channel walls. The charge on the wall is due to the chemistry of the solid-fluid interface, and it can vary along the channel, e.g. due to modification of the wall. This investigation focuses on the simulation of the electroosmotic flow (EOF) profile in a cylindrical microchannel with step change in zeta potential. The modified Navier-Stoke equation governing the velocity field and a non-linear two-dimensional Poisson-Boltzmann equation governing the electrical double-layer (EDL) field distribution are solved numerically using finite control-volume method. Continuities of flow rate and electric current are enforced resulting in a non-uniform electrical field and pressure gradient distribution along the channel. The resulting parabolic velocity distribution at the junction of the step change in zeta potential, which is more typical of a pressure-driven velocity flow profile, is obtained.

A method to assess individual research outputs

We present here a straightforward method which can be used to obtain a quantitative indication of an individual research output for an academic. Different versions, selections and options are presented to enable a user to easily calculate values both for stand-alone papers and overall for the collection of outputs for a person. The procedure is particularly useful as a metric to give a quantitative indication of the research output of a person over a time window. Examples are included to show how the method works in practice and how it compares to alternative techniques.

An unstructured CVFEM and moving interface algorithm for non-Newtonian Hele-Shaw flows in injection molding

Purpose - The purpose of this paper is to develop a novel unstructured simulation approach for injection molding processes described by the Hele-Shaw model. Design/methodology/approach - The scheme involves dual dynamic meshes with active and inactive cells determined from an initial background pointset. The quasi-static pressure solution in each timestep for this evolving unstructured mesh system is approximated using a control volume finite element method formulation coupled to a corresponding modified volume of fluid method. The flow is considered to be isothermal and non-Newtonian. Findings - Supporting numerical tests and performance studies for polystyrene described by Carreau, Cross, Ellis and Power-law fluid models are conducted. Results for the present method are shown to be comparable to those from other methods for both Newtonian fluid and polystyrene fluid injected in different mold geometries. Research limitations/implications - With respect to the methodology, the background pointset infers a mesh that is dynamically reconstructed here, and there are a number of efficiency issues and improvements that would be relevant to industrial applications. For instance, one can use the pointset to construct special bases and invoke a so-called ""meshless"" scheme using the basis. This would require some interesting strategies to deal with the dynamic point enrichment of the moving front that could benefit from the present front treatment strategy. There are also issues related to mass conservation and fill-time errors that might be addressed by introducing suitable projections. The general question of ""rate of convergence"" of these schemes requires analysis. Numerical results here suggest first-order accuracy and are consistent with the approximations made, but theoretical results are not available yet for these methods. Originality/value - This novel unstructured simulation approach involves dual meshes with active and inactive cells determined from an initial background pointset: local active dual patches are constructed ""on-the-fly"" for each ""active point"" to form a dynamic virtual mesh of active elements that evolves with the moving interface.

Transferência de calor combinando radiação e convecção no interior de dutos de geradores de vapor fumotubulares

Esta dissertação de mestrado considera a transferência de calor combinando convecção e radiação térmica no escoamento de gases participantes em dutos de seção circular. Partindo de uma metodologia geral, o trabalho enfoca principalmente os casos típicos de aplicação em geradores de vapor fumotubulares de pequeno e médio porte, em que gases em alta temperatura escoam através de um tubo mantido em temperatura uniforme. O escoamento é turbulento e o perfil de velocidade é plenamente desenvolvido desde a entrada do duto. A temperatura do gás, contudo, é uniforme na entrada, considerando-se a região de desenvolvimento térmico. Duas misturas de gases são tratadas, ambas constituídas por dióxido de carbono, vapor d’água e nitrogênio, correspondendo a produtos típicos da combustão estequiométrica de óleo combustível e metano. As propriedades físicas dos gases são admitidas uniformes em todo o duto e calculadas na temperatura de mistura média, enquanto que as propriedades radiantes são modeladas pela soma-ponderada-de-gases-cinzas. O campo de temperatura do gás é obtido a partir da solução da equação bidimensional da conservação da energia, sendo os termos advectivos discretizados através do método de volumes de controle com a função de interpolação Flux-Spline; as trocas de energia radiantes são avaliadas por meio do método das zonas, onde cada zona de radiação corresponde a um volume de controle. Em um primeiro passo, a metodologia é verificada pela comparação com resultados apresentados na literatura para a transferência de calor envolvendo apenas convecção e combinando convecção com radiação. Em seguida, discutem-se alguns efeitos da inclusão da radiação térmica, por exemplo, no número de Nusselt convectivo e na temperatura de mistura do gás. Finalmente, são propostas correlações para o número de Nusselt total, que leva em conta tanto a radiação quanto a convecção. Essa etapa exige inicialmente uma análise dos grupos adimensionais que governam o processo radiante para redução do número elevado de parâmetros independentes. As correlações, aplicáveis a situações encontradas em geradores de vapor fumotubulares de pequeno e médio porte, são validadas estatisticamente pela comparação com os resultados obtidos pela solução numérica.

Intubação traqueal e o paciente com o estômago cheio

A aspiração pulmonar do conteúdo gástrico, apesar de pouco frequente, exige cuidados especiais para sua prevenção. A depressão da consciência durante a anestesia predispõe os pacientes a esta grave complicação pela diminuição na função do esfíncter esofágico e dos reflexos protetores das vias aéreas. Guias de jejum pré-operatório elaborados recentemente sugerem períodos menores de jejum, principalmente para líquidos, permitindo mais conforto aos pacientes e menor risco de hipoglicemia e desidratação, sem aumentar a incidência de aspiração pulmonar perioperatória. O uso rotineiro de agentes que diminuem a acidez e volume gástrico parece estar indicado apenas para pacientes de risco. A intubação traqueal após indução anestésica por meio da técnica de sequência rápida está indicada naqueles pacientes, com risco de aspiração gástrica, em que não há suspeita de intubação traqueal difícil. A indicação correta da técnica, sua aplicação criteriosa e a utilização racional das drogas disponíveis podem promover condições excelentes de intubação, com curto período de latência, rápido retorno da consciência e da respiração espontânea, caso haja falha na intubação traqueal.O presente artigo tem como objetivo discutir os métodos atualmente utilizados para controlar o volume e o pH do conteúdo gástrico, proteger as vias aéreas durante as manobras de intubação e reduzir o refluxo gastroesofágico.

Models of liquid storage tanks

We present the results of a comparative study on thermally stratified tanks for hot storage. A two-dimensional model is employed. A numerical solution was obtained using the control-volume technique due to Patankar. The two-dimensional model was simplified for the pure conduction case. Results from the two models were compared with each other and with available numerical and experimental results. (C) 1997 Elsevier B.V. Ltd.

Simulação numérica de escoamentos de fluidos com efeitos de rotação

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Simulação numérica de escoamentos de fluidos pelo método de elementos finitos baseado em volumes de controle em malhas não estruturadas

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Estudo da convecção natural no interior de cavidades para aplicação em isolamento transparente de coletor solar plano

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Nitrogen fertilizer (15N) leaching in a central pivot fertigated coffee crop

Nitrogen has a complex dynamics in the soil-plant-atmosphere system. N fertilizers are subject to chemical and microbial transformations in soils that can result in significant losses. Considering the cost of fertilizers, the adoption of good management practices like fertigation could improve the N use efficiency by crops. Water balances (WB) were applied to evaluate fertilizer N leaching using 15N labeled urea in west Bahia, Brazil. Three scenarios (2008/2009) were established: i) rainfall + irrigation the full year, ii) rainfall only; and iii) rainfall + irrigation only in the dry season. The water excess was considered equal to the deep drainage for the very flat area (runoff = 0) with a water table located several meters below soil surface (capillary rise = 0). The control volume for water balance calculations was the 0 - 1 m soil layer, considering that it involves the active root system. The water drained below 1 m was used to estimate fertilizer N leaching losses. WB calculations used the mathematic model of Penman-Monteith for evapotranspiration, considering the crop coefficient equal to unity. The high N application rate associated to the high rainfall plus irrigation was found to be the main cause for leaching, which values were 14.7 and 104.5 kg ha-1 for the rates 400 and 800 kg ha-1 of N, corresponding to 3.7 and 13.1 % of the applied fertilizer, respectively.

Análisis de la viabilidad técnica de las aerobombas para el riego localizado

Actualmente la agricultura cubana, por ser un sector estratégico en la economía del país, incorpora en su desarrollo y gestión las energías renovables como criterio básico para su viabilidad futura. Sin embargo existen un número de problemas que limitan el desarrollo de estas fuentes energéticas en Cuba, entre los que se encuentran el conocimiento incompleto de su potencial de utilización. Por esta razón, la presente investigación tiene como objetivo la maximización de la superficie regada de un cultivo dado y la determinación del volumen de regulación mínimo, usando una aerobomba tipo, en condiciones ambientales dadas. Se desarrolla una metodología para predecir la máxima potencialidad de las aerobombas para un sistema de riego localizado, basada en el cálculo del balance diario entre las necesidades de agua del cultivo y la disponibilidad de agua. Mediante un ejemplo que ilustra el uso de esta metodología en el cultivo de tomate (Solanum lycopersicum L. var. FL - 5) bajo invernadero en Ciego de Ávila, Cuba, se hace una descripción de los elementos de la instalación propuesta para el suministro de agua por parte de la aerobomba. Se estudiaron varios factores, tales como la serie de velocidad del viento trihoraria ( h V3 , m s-1) para un año medio de viento y para un año medio de poco viento; el caudal suministrado por la aerobomba en función de la altura de elevación ( H , m); y la evapotranspiración diaria del cultivo en invernadero en función de la fecha de siembra. A partir de los factores mencionados se determinaron los volúmenes de agua mensuales necesarios para el riego ( r D , m3 ha-1), la capacidad del depósito de almacenamiento ( dep. V , m3), así como las áreas máximas regables ( r A , ha) para cada variante. Los resultados muestran que el período óptimo de bombeo eólico para el riego del cultivo de tomate en invernadero bajo las condiciones ambientales estudiadas es de noviembre a febrero, y que los factores que más influyen en la superficie que se puede regar con el bombeo eólico son la fecha de plantación y el volumen de depósito. Abstract Currently Cuban agriculture, as a strategic sector in the economy of the country, incorporates in its development and renewable energy management as a basic criterion for its future viability. However, there are a number of problems that limit the development of these energy sources in Cuba, among which are the incomplete knowledge of their potential use. For this reason, this research aims at maximizing the irrigated area of a given culture and determination of minimum control volume, using a type Windpump in given environmental conditions. We develop a methodology to predict the maximum potential of windmills for irrigation system, based on the daily balance calculation between the crop water needs and water availability. Through an example that illustrates the use of this methodology in the cultivation of tomato (Solanum lycopersicum L. var. FL - 5) under greenhouse in Ciego de Avila, Cuba, is a description of the elements of the proposed facility to supply water from the windmill. We studied several factors such as the number of trihoraria wind speed ( h V3 , m s- 1) for an average wind year and an average year with little wind, the flow supplied by the windmill depending on the lift height ( H , m) and daily crop evapotranspiration in greenhouse based on planting date. From the above factors were determined monthly water volumes needed for irrigation ( r D , m3 ha-1), the storage tank capacity ( dep. V , m3) and peak areas irrigated ( r A , ha) for each variant. The results show that the optimal period wind pumping for irrigation of greenhouse tomato crop under the environmental conditions studied is from November to February, and that the factors that influence the surface that can be irrigated with wind pumping are planting date and amount of deposit.

Fracture behaviour of notched round bars made of PMMA subjected to torsion at -60 °C

This paper presents seventy new experimental results from PMMA notched specimens tested under torsion at 60 C. The notch root radius ranges from 0.025 to 7.0 mm. At this temperature the non-linear effects previously observed on specimens of the same material tested at room temperature strongly reduce. The averaged value of the strain energy density over a control volume is used to assess the critical loads to failure. The radius of the control volume and the critical strain energy density are evaluated a priori by using in combination the mode III critical stress intensity factor from cracked-like specimens and the critical stress to failure detected from semicircular notches with a large notch root radius

The Brazilian real estate securitization market: determinants of pricing

Analisamos os determinantes de precificação de Certificados de Recebíveis Imobiliários (CRIs) com relação ao ativo objeto e níveis de garantias, controlando por variáveis de tamanho, prazo e rating. Verifica-se um prêmio médio adicional em CRIs de 1,0 p.p. quando comparados com debêntures de prazos semelhantes e de mesmo rating. A justificativa desse prêmio é analisada em duas frentes: (a) apesar de CRI seguir relativa padronização, encontramos que o papel pode representar diferentes níveis de risco e ativos-objeto; e (b) essa falta de padronização leva a níveis de precificação diferenciados por suas características específicas de riscos. Os diferentes níveis de risco são percebidos pelas diversas garantias utilizadas sendo que 41% das emissões possuem garantias pessoais de originadores (aval ou fiança). Conclui-se que existe, em geral, uma diferença de retornos positiva (o spread médio na emissão dos CRIs indexados à inflação foi de 321 bps superior à curva de juros de mercado), sendo mais preponderante a depender do segmento (prêmio para os segmentos residencial e loteamentos) e mitigado pelo nível de garantias oferecido. É possível verificar um prêmio médio de 1,4 p.p. para os segmentos residencial e de loteamentos. Algumas características das emissões foram analisadas como controle (tamanho, prazo e, por fim, das notas e origem da agência avaliadora de rating). Os CRIs de maior volume e maior prazo apresentam spreads menores. Quanto ao rating, os CRIs apresentam efeitos diversos a depender do segmento. Para CRIs residenciais, o efeito é positivo (redução de spread) caso a emissão seja avaliada por alguma agência de rating, enquanto que para os CRIs comerciais, o efeito é negativo. O efeito pode ser positivo para os CRIs comerciais (redução de spread) em caso de avaliação por agência de rating internacional ou possuir notas de rating superiores à nota ‘A’.

Sviluppo e applicazione di nuovi criteri per la verifica a fatica multiassiale di componenti strutturali in leghe di acciaio e alluminio

La presente Tesi ha per oggetto lo sviluppo e la validazione di nuovi criteri per la verifica a fatica multiassiale di componenti strutturali metallici . In particolare, i nuovi criteri formulati risultano applicabili a componenti metallici, soggetti ad un’ampia gamma di configurazioni di carico: carichi multiassiali variabili nel tempo, in modo ciclico e random, per alto e basso/medio numero di cicli di carico. Tali criteri costituiscono un utile strumento nell’ambito della valutazione della resistenza/vita a fatica di elementi strutturali metallici, essendo di semplice implementazione, e richiedendo tempi di calcolo piuttosto modesti. Nel primo Capitolo vengono presentate le problematiche relative alla fatica multiassiale, introducendo alcuni aspetti teorici utili a descrivere il meccanismo di danneggiamento a fatica (propagazione della fessura e frattura finale) di componenti strutturali metallici soggetti a carichi variabili nel tempo. Vengono poi presentati i diversi approcci disponibili in letteratura per la verifica a fatica multiassiale di tali componenti, con particolare attenzione all'approccio del piano critico. Infine, vengono definite le grandezze ingegneristiche correlate al piano critico, utilizzate nella progettazione a fatica in presenza di carichi multiassiali ciclici per alto e basso/medio numero di cicli di carico. Il secondo Capitolo è dedicato allo sviluppo di un nuovo criterio per la valutazione della resistenza a fatica di elementi strutturali metallici soggetti a carichi multiassiali ciclici e alto numero di cicli. Il criterio risulta basato sull'approccio del piano critico ed è formulato in termini di tensioni. Lo sviluppo del criterio viene affrontato intervenendo in modo significativo su una precedente formulazione proposta da Carpinteri e collaboratori nel 2011. In particolare, il primo intervento riguarda la determinazione della giacitura del piano critico: nuove espressioni dell'angolo che lega la giacitura del piano critico a quella del piano di frattura vengono implementate nell'algoritmo del criterio. Il secondo intervento è relativo alla definizione dell'ampiezza della tensione tangenziale e un nuovo metodo, noto come Prismatic Hull (PH) method (di Araújo e collaboratori), viene implementato nell'algoritmo. L'affidabilità del criterio viene poi verificata impiegando numerosi dati di prove sperimentali disponibili in letteratura. Nel terzo Capitolo viene proposto un criterio di nuova formulazione per la valutazione della vita a fatica di elementi strutturali metallici soggetti a carichi multiassiali ciclici e basso/medio numero di cicli. Il criterio risulta basato sull'approccio del piano critico, ed è formulato in termini di deformazioni. In particolare, la formulazione proposta trae spunto, come impostazione generale, dal criterio di fatica multiassiale in regime di alto numero di cicli discusso nel secondo Capitolo. Poiché in presenza di deformazioni plastiche significative (come quelle caratterizzanti la fatica per basso/medio numero di cicli di carico) è necessario conoscere il valore del coefficiente efficace di Poisson del materiale, vengono impiegate tre differenti strategie. In particolare, tale coefficiente viene calcolato sia per via analitica, che per via numerica, che impiegando un valore costante frequentemente adottato in letteratura. Successivamente, per validarne l'affidabilità vengono impiegati numerosi dati di prove sperimentali disponibili in letteratura; i risultati numerici sono ottenuti al variare del valore del coefficiente efficace di Poisson. Inoltre, al fine di considerare i significativi gradienti tensionali che si verificano in presenza di discontinuità geometriche, come gli intagli, il criterio viene anche esteso al caso dei componenti strutturali intagliati. Il criterio, riformulato implementando il concetto del volume di controllo proposto da Lazzarin e collaboratori, viene utilizzato per stimare la vita a fatica di provini con un severo intaglio a V, realizzati in lega di titanio grado 5. Il quarto Capitolo è rivolto allo sviluppo di un nuovo criterio per la valutazione del danno a fatica di elementi strutturali metallici soggetti a carichi multiassiali random e alto numero di cicli. Il criterio risulta basato sull'approccio del piano critico ed è formulato nel dominio della frequenza. Lo sviluppo del criterio viene affrontato intervenendo in modo significativo su una precedente formulazione proposta da Carpinteri e collaboratori nel 2014. In particolare, l’intervento riguarda la determinazione della giacitura del piano critico, e nuove espressioni dell'angolo che lega la giacitura del piano critico con quella del piano di frattura vengono implementate nell'algoritmo del criterio. Infine, l’affidabilità del criterio viene verificata impiegando numerosi dati di prove sperimentali disponibili in letteratura.