Estudo comparativo da estrutura da turbulência atmosférica na camada limite superficial acima da floresta primária e região desmatada da Amazônia: análise de ondeletas aplicadas à detecção de estruturas correntes

Foram analisados dados turbulentos de resposta rápida, coletados em torres micrometeorológicas de 54 metros de altura em Caxiuanã-Pa, de 60 metros de altura na Rebio-Jarú-Ro e em torre de 4,04 metros de altura na Fazenda Nossa Senhora-Ro. Foi desenvolvido estudo comparativo de detecção de estruturas coerentes em dados obtidos acima de florestas e pastagem, portanto sob diferentes condições de rugosidade superficial. Aplicou-se a Transformada em Ondeletas de Morlet para identificar a escala de ocorrência das estruturas coerentes nos sinais de temperatura. Comparou-se a duração média e o comprimento médio das estruturas coerentes para duas.superfícies com rugosidades superficiais diferentes: Caxiuanã e Fazenda Nossa Senhora. Parâmetros de estabilidade atmosférica foram calculados para propiciar um estudo da variabilidade das estruturas coerentes em função das condições de estabilidade atmosférica. Foi calculado sobre a Rebio-Jarú a altura do ponto de inflexão do perfil vertical da velocidade do vento médio e a partir do valor do mesmo observou-se uma nítida correlação deste com a escala de ocorrência das estruturas coerentes. Finalmente, foram calculados os coeficientes de correlação para os sinais brutos e na escala de ocorrência das estruturas coerentes com a finalidade de melhor compreender os resultados de um ponto de vista da ação das estruturas coerentes na mistura turbulenta. Os resultados mostram um comportamento marcadamente diferente, no que diz respeito à floresta e à pastagem. Observou-se que em superfícies rugosas, tais com florestas, em condições próximas da neutralidade, predominam padrões de oscilações associados as escalas temporais da ordem de 80 s, as quais provavelmente, são manifestações de estruturas do tipo "rolos". No entanto, à medida que a altura do ponto de inflexão se aproximou do topo do dossel ocorreu uma diminuição na duração das estruturas coerentes. Além disso, foi observado que o coeficiente de correlação calculado na escala de ocorrência das estruturas coerentes foi consideravelmente maior que o mesmo calculado para o sinal bruto. Tais resultados sugerem mudanças significativas na estrutura da turbulência em regiões desmatadas comparativamente àquelas em que foram mantidas as florestas primárias da Amazônia.

Aspectos observacionais e numéricos da interação floresta-atmosfera na Amazônia oriental: fenômenos turbulentos noturnos

Este estudo identificou dois fenômenos turbulentos noturnos sobre a região de Caxiuanã, na Amazônia Oriental, durante a estação seca: jatos de baixos níveis (JBNs) e rajadas de ventos, utilizando dados das campanhas de coleta de dados CiMeLA (estação seca de 2003) e COBRA-PARÁ (estação seca de 2006). Ambos foram analisados observacionalmente, no que diz respeito aos seus horários de ocorrência, intensidade, altura e duração, bem como a evolução noturna destas ocorrências. Verificou-se que a maioria dos eventos de JBNs observados foi acompanhada de queda na temperatura potencial equivalente e que as rajadas de vento exerceram uma importante influência sobre as trocas floresta-atmosfera. A gênese dos dois fenômenos também foi investigada. Notou-se, através do modelo de mesoescala BRAMS, que a origem dos jatos está possivelmente associada à brisa marítima e à intensificação dos ventos alísios de nordeste, baseado em resultados de testes de sensibilidade, que incluíram a retirada dos rios, da interface oceano-atmosfera, dos efeitos de downdrafts e do desflorestamento da região. Observou-se também que o processo de formação das rajadas está associado à existência da baía de Caxiuanã, cuja forma se assemelha a um lago, e à atividade convectiva local. Verificou-se que os dois fenômenos não existiram simultaneamente, exceto em uma única noite, o que pode ser explicado por efeitos de blindagem por cisalhamento, que impedem a propagação de turbulência para baixo, em direção à superfície, gerados pela presença de JBNs muito fortes. Esta pesquisa reflete a importância e complexidade dos fenômenos atmosféricos próximos à costa paraense.

Estudo experimental da insulação testicular em bubalinos

O presente estudo teve como objetivo avaliar as alterações morfo-funcionais dos testículos de bubalinos provocadas pela insulação escrotal. O experimento foi conduzido na CEBRAN - UFPA e na EMBRAPA e dividido em cinco fases: período pré-insulação (PI), insulação (I) pós-insulação até trinta dias (P30), até sessenta (P60) e até noventa (P90). Utilizaram-se seis búfalos com idade média de 50±2 meses. Antes da insulação foram realizadas colheitas de sêmen para avaliação das características físicas e morfológicas dos ejaculados. Em seis animais foram utilizadas bolsas, fixadas ao redor do funículo por sete dias, sendo verificada a temperatura retal, temperatura do funículo e a temperatura entre a pele do escroto e o saco plástico, em diferentes horários. Obtiveram-se de 1 a 2 colheitas de sêmen, através da vagina artificial, com temperatura entre 44ºC a 46ºC, e avaliados vários aspectos como: turbilhonamento (TURB), motilidade (MOT), concentração (CONC), vivos e mortos, pH e patologias seminais, além do exame histopatológico dos testículos. As lâminas para analises das patologias foram coradas pelo método de Cerovsky. A insulação não afetou significativamente a volume do ejaculado. O TURB diminuiu significativamente no período de insulação, P30 e P60, não obtendo diferença significativa no P90 quando comparada com o PI. A MOT diminuiu significativamente no P30, P60 e P90 quando comparada com o período de pré insulação e insulação. O vigor espermático apresentou diminuição no P30 em relação ao PI, I, P60 e P90. A concentração não apresentou diferença significativa entre os períodos avaliados. A viabilidade apresentou uma queda no P30 quando comparado ao PI, I, P60 e P90. Ocorreu diferença significativa no pH nos períodos P60 e P90 em relação a PI, I, P30. Houve diferença estatística, quanto aos defeitos maiores do sêmen, antes e depois da insulação, sendo I e P30 os períodos mais criticos quando comparado com P60 e P90. Quanto aos defeitos menores, houve diferença significativa entre P30 e PI, P60 e P90. Os defeitos totais evidenciaram diferença estatística no P30 em relação ao PI, I, P60 e P90. Foram avaliados as modificações histológicas-testicular provocados pela insulação, nos dias 20, 40 e 60 pós-insulação, ocasionado um quadro degenerativo acentuado, havendo uma regeneração do processo espermatogênico na maioria dos animais estudados. Estes dados demonstraram que o estresse térmico causou efeitos deletéricos na espermatogenese e no processo de maturação dos espermatozoides.

Análise computacional dos campos de velocidade e temperatura do ambiente interno da usina termelétrica Santana - Amapá

A simulação numérica do escoamento de ar em ambientes internos é na atualidade o método mais apropriado para análise de conforto térmico em ambientes internos. O escoamento de ar nesses ambientes configura-se como um escoamento complexo, pois, em regra geral, é uma combinação de escoamentos cisalhantes livres (jatos) e cisalhantes de parede, além disso, esses escoamentos são governados por forças de inércia e forças de empuxo, caracterizando-o como de convecção mista. A combinação desses mecanismos cria um escoamento com características complexas, como zonas de recirculação, vórtices, descolamento e recolamento de camada-limite dentre outras. Portanto, a precisão da solução estará diretamente ligada, principalmente, na habilidade do modelo de turbulência adotado de reproduzir as características turbulentas do escoamento de ar e da transferência térmica. O objetivo principal do presente trabalho foi a simulação computacional do ambiente térmico interno do galpão que abriga os geradores e motores Wärtzilä da Usina Termelétrica Santana no estado do Amapá. A formulação matemática baseada na solução das equações gerais de conservação inclui uma análise dos principais modelos de turbulência aplicados ao escoamento de ar em ambientes internos, assim como os processos de transferência de calor associados. Na modelagem numérica o método de volumes finitos é usado na discretização das equações de conservação, através do código comercial Fluent-Airpak, que foi usado nas simulações computacionais para a análise dos campos de velocidade e temperatura do ar. A utilização correta do programa computacional foi testada e validada para o problema através da simulação precisa de casos retirados da literatura. Os resultados numéricos foram comparados a dados obtidos de medições experimentais realizados no galpão e apresentou boa concordância, considerando a complexidade do problema simulado, o objetivo da simulação em face da diminuição da temperatura no interior do galpão e, também, em função das limitações encontradas quando da tomada das medições experimentais. Além disso, foram feitas simulações de estratégias de melhoria do ambiente térmico da Usina, baseadas na realidade levantada e nos resultados da simulação numérica. Finalmente, foram realizadas simulações do protótipo de solução proposto para a diminuição da temperatura interna do galpão o que possibilitará um aumento, na faixa de 20 a 30%, do tempo de permanência no interior do galpão.

Um modelo de turbulência baseado no conceito de vórtice

O fenômeno da turbulência está presente na maioria dos escoamentos observados na indústria e na natureza. Muitas são as considerações a respeito das dificuldades relacionadas à caracterização dos escoamentos turbulentos. Uma das muitas questões trata do procedimento de análise do problema através da descrição estatística dos campos por grandezas “médias”, o que leva ao problema de fechamento e à modelagem do tensor de Reynolds, normalmente com modelos baseados no conceito de viscosidade turbulenta. Os modelos de turbulência já existentes apresentam algumas deficiências na previsão do escoamento, além de outras limitações, o que justifica a busca por novas abordagens para o tratamento da turbulência. Neste trabalho, o problema de fechamento é tratado segundo a modelagem turbulenta baseada no conceito de viscosidade turbulenta. Um novo modelo de turbulência é proposto, que admite a existência de vórtices imersos no escoamento e aplica conceitos e definições relacionados à identificação de vórtices, com o uso do critério de identificação Q , que caracteriza a região do escoamento ocupada pelo vórtice. Propõe-se a investigação da aplicabilidade do critério Q em conjunto com o modelo k − ε , para o desenvolvimento de um novo modelo de turbulência chamado k − ε −Q . Validou-se a aplicabilidade do modelo através de um código numérico computacional para tratamento de escoamentos turbulentos. A solução numérica foi obtida através da discretização do domínio fluido, utilizando o método de volumes finitos e o método multigrid foi utilizado para resolver o sistema linear resultante. Como verificação, foi utilizado este modelo de turbulência para simular o escoamento em uma cavidade quadrada com tampa deslizante e o escoamento turbulento sobre um degrau. Os resultados obtidos foram confrontados com dados experimentais e demonstraram que o modelo aqui proposto se apresenta mais eficiente que o clássico modelo k − ε , no tratamento da turbulência nesses dois problemas clássicos.

Uso da oxi-combustão em equipamentos convencionais como alternativa a queima com ar

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Caracterização de motor aeronaútico utilizando misturas de gasolina de aviação e etanol: aspectos fluidodinâmicos, termodinâmicos e ecológicos

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Análise do escoamento turbulento por um queimador industrial a gás utilizando dinâmica dos fluidos computacional

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG

Numerical modeling of flow through an industrial burner orifice

This paper presents numerical modeling of a turbulent natural gas flow through a non-premixed industrial burner of a slab reheating furnace. The furnace is equipped with diffusion side swirl burners capable of utilizing natural gas or coke oven gas alternatively through the same nozzles. The study is focused on one of the burners of the preheating zone. Computational Fluid Dynamics simulation has been used to predict the burner orifice turbulent flow. Flow rate and pressure at burner upstream were validated by experimental measurements. The outcomes of the numerical modeling are analyzed for the different turbulence models in terms of pressure drop, velocity profiles, and orifice discharge coefficient. The standard, RNG, and Realizable k-epsilon models and Reynolds Stress Model (RSM) have been used. The main purpose of the numerical investigation is to determine the turbulence model that more consistently reproduces the experimental results of the flow through an industrial non-premixed burner orifice. The comparisons between simulations indicate that all the models tested satisfactorily and represent the experimental conditions. However, the Realizable k-epsilon model seems to be the most appropriate turbulence model, since it provides results that are quite similar to the RSM and RNG k-epsilon models, requiring only slightly more computational power than the standard k-epsilon model. (C) 2014 Elsevier Ltd. All rights reserved.

A Reynolds stress model for turbulent flows of viscoelastic fluids

A second-order closure is developed for predicting turbulent flows of viscoelastic fluids described by a modified generalised Newtonian fluid model incorporating a nonlinear viscosity that depends on a strain-hardening Trouton ratio as a means to handle some of the effects of viscoelasticity upon turbulent flows. Its performance is assessed by comparing its predictions for fully developed turbulent pipe flow with experimental data for four different dilute polymeric solutions and also with two sets of direct numerical simulation data for fluids theoretically described by the finitely extensible nonlinear elastic - Peterlin model. The model is based on a Newtonian Reynolds stress closure to predict Newtonian fluid flows, which incorporates low Reynolds number damping functions to properly deal with wall effects and to provide the capability to handle fluid viscoelasticity more effectively. This new turbulence model was able to capture well the drag reduction of various viscoelastic fluids over a wide range of Reynolds numbers and performed better than previously developed models for the same type of constitutive equation, even if the streamwise and wall-normal turbulence intensities were underpredicted.

Theoretical and experimental study of agricultural spraying using CFD

This paper presents a computational fluid dynamics (CFD) application about the axial fan design used in an agricultural spraying system with a theoretical and experimental analysis of comparative results between the characteristic curves of a fan for several rotations and numerical results for the influence of blade attack angle variation and optimization of the spraying system, both for a same rotation. Flow was considered three-dimensional, turbulent, isothermal, viscous and non-compressible in a steady state, disregarding any influence of the gravity field. The average turbulent field was obtained from the application of time average where the turbulence model required for closing the set of equations was the k-E model. Resolution of all connected phenomena was achieved with the help of a fluid dynamics computer, CFX, which uses the finite volumes technique as a numerical method. In order to validate the theoretical analysis, an experiment was conducted in a circular section of a horizontal wind tunnel, using a Pitot tube for pressure readings. The main results demonstrate that the methodology used, based on CFD techniques, is able to reproduce the phenomenological behavior of an axial fan in a spraying system because results were very reliable and similar to experimentally measured ones.

Desenvolvimento experimental e simulação numérica de uma réplica térmica de placa de circuito impresso

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEIS

The effects of habitat complexity and hydraulic conditions on the establishment of benthic stream macroalgae

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

Planejamento estratégico e operacional na pequena empresa: impactos da formalização no desempenho e diferenças setoriais

This article analyzes the results of three different field research, carried out simultaneously in small technology-based sectors, metal-mechanical industry and hotel in the city of São Carlos - SP, with goals, concepts and methods of similar research. The studies were classified as quantitative and descriptive and conducted through a survey of opinion with the main leader of the company. It were considered valid for analyses, the responses of 57 leaders, it were 33 technology-based sector, 13 of the metal-mechanic industry and 11 in the hospitality sector. The main results: the formalization of planning has not led to better performance, considering the indicator growth in sales in the three sectors studied and that the degree of formalization of the planning of the companies in the technologybased sector was higher, while the hospitality sector had a percentage smaller. The dynamic aspect of technology-based sector and stability in the hotel sector in the region studied, leads to assume that the turbulence of the environment is a predominant factor, contradicting the proposal of some authors, in which the formal planning is inappropriate for small companies that operate in environments that change quickly.

Aplicação de um modelo numérico na otimização de fornos alimentícios usando o OpenFOAM®

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)