Estudo comparativo da proteção da rede secundária de uma distribuidora de energia elétrica utilizando chave fusível e seccionalizador monofásico

The objective of this work is to conduct a comparative study between the fuse key and the single-phase seccionalizador, which are protective equipment used in an electricity distribution networks. This study has also the purpose to reduce the number of electrical power breakdown. Distribution networks are not free from faults, disturbances and failures, then the occurrence of adversities on the network, which may be transient or permanent faults, results in the interruption of electric power. Thus, there are protective systems of distribution networks, which aims to ensure that the electric system continues to function. The incidence of transient faults in the distribution network of this electricity company was used to generate immediate shutdown of customers due to the bad use of fuses as protective equipment by the reclosers. With the use of the fuse switch in the distribution network, there was the immediate shutdown of customers, however, using the single-phase seccionalizador as protective equipment by the reclosers, there are three attempts to restart the electricity power. As the attempts to restart the electricity power are able to eliminate a transient fault, not causing shutdown of any costumer, with the implementation of single-phase sectionalizers to replace the fuses, the number of company shutdowns due to transient faults was reduced by 47.6%

Estudo da formação de domínios em membranas modelos induzidos por peptídeos antimicrobianos e sua ação interfacial

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Classificação híbrida: pixel a pixel e baseada em objetos para o monitoramento da condição da superfície dos pavimentos rodoviários

Monitorar a condição de uso de toda a extensão das rodovias brasileiras é tarefa dispendiosa e demorada. Este trabalho trata de novas técnicas que permitem o levantamento da condição da superfície dos pavimentos rodoviários de forma ágil utilizando imagens hiperespectrais de sensor digital aeroembarcado. Nos últimos anos, um número crescente de imagens de alta resolução espacial tem surgido no mercado mundial com o aparecimento dos novos satélites e sensores aeroembarcados de sensoriamento remoto. Propõe-se uma metodologia para identificação dos pavimentos asfálticos e classificação das principais ocorrências dos defeitos na superfície do pavimento. A primeira etapa da metodologia é a identificação da superfície asfáltica na imagem, utilizando uma classificação híbrida baseada inicialmente em pixel e depois refinada por objetos. A segunda etapa da metodologia é a identificação e classificação das ocorrências dos principais defeitos nos pavimentos flexíveis que são observáveis nas imagens de alta resolução espacial. Esta última etapa faz uso intensivo das novas técnicas de classificação de imagens baseadas em objetos. O resultado final é a geração de índices da condição da superfície do pavimento a partir das imagens que possam ser comparados com os indicadores vigentes da condição da superfície do pavimento já normatizados pelos órgãos competentes no país.

Incidental mild hyperglycemia in children: two MODY 2 families identified in Brazilian subjects

Maturity-onset diabetes of the young (MODY) is characterized by an autosomal dominant mode of inheritance, early onset of hyperglycemia, and defects of insulin secretion. MODY subtypes described present genetic, metabolic, and clinical differences. MODY 2 is characterized by mild asymptomatic fasting hyperglycemia, and rarely requires pharmacological treatment. Hence, precise diagnosis of MODY is important for determining management and prognosis. We report two heterozygous GCK mutations identified during the investigation of short stature. Case 1: a prepubertal 14-year-old boy was evaluated for constitutional delay of growth and puberty. During follow-up, he showed abnormal fasting glucose (113 mg/dL), increased level of HbA1c (6.6%), and negative beta-cell antibodies. His father and two siblings also had slightly elevated blood glucose levels. The mother had normal glycemia. A GCK heterozygous missense mutation, p.Arg191Trp, was identified in the proband. Eighteen family members were screened for this mutation, and 11 had the mutation in heterozygous state. Case 2: a 4-year-old boy investigated for short stature revealed no other laboratorial alterations than elevated glycemia (118 mg/dL); beta-cell antibodies were negative. His father, a paternal aunt, and the paternal grandmother also had slightly elevated glycemia, whereas his mother had normal glycemia. A GCK heterozygous missense mutation, p.Glu221Lys, was identified in the index patient and in four family members. All affected patients had mild elevated glycemia. Individuals with normal glycemia did not harbor mutations. GCK mutation screening should be considered in patients with chronic mild early-onset hyperglycemia, family history of impaired glycemia, and negative beta-cell antibodies. Arq Bras Endocrinol Metab. 2012;56(8):519-24

Descrição morfológica do diafragma do sagui-de-tufo-branco (Callithrix jacchus)

O músculo diafragma, encontrado apenas nos mamíferos, é o principal músculo no processo respiratório, servindo de fronteira entre as cavidades torácica e abdominal. Sua importância também ganha destaque em pesquisas realizadas no âmbito dos enxertos, empregando-se diversos tipos de membranas biológicas para o reparo de defeitos diafragmáticos, os quais podem gerar hérnias diafragmáticas. Apesar de muitos estudos já conduzidos para com os primatas não humanos, especialmente no que tange a espécie do novo mundo Callithrix jacchus (Sagui-de-tufo-branco), oriundo do nordeste brasileiro, as pesquisas envolvendo o uso do diafragma em tal espécie é inexistente. Deste modo objetivou-se caracterizar a morfologia e a biometria do diafragma na espécie Callithrix jacchus de ambos os sexos, analisando possíveis divergências estruturais entre machos e fêmeas. Para tal foram utilizados quatros animais, 2 machos e 2 fêmeas, adultos, que vieram a óbito por causas naturais, provenientes de um criadouro comercial. Após fixação em solução de formaldeído 10% os animais foram devidamente dissecados para fotodocumentação e em seguida o diafragma coletado para efetuação da biometria (comprimento e largura) com o uso de um paquímetro e para o processamento histológico por meio da coloração de hematoxilina-eosina e tricrômio de masson, da porção muscular. As mensurações feitas permitiram concluir que não houve diferenças signifcativas entre machos e femeas. A topografia e a presença de três aberturas (forame da veia cava caudal, hiato aórtico e esofágico) na extensão do diafragma corroboram com descrições na literatura classica para outros mamíferos. A presença de um centro tendíneo em "V" difere do encontrado para animais como o peixe-boi e porquinho-da-india, mas é similar ao encontrado para o gambá-de-orelhas-brancas e rato albino. No que diz respeito aos achados histológicos conclui-se que as fibras musculares estão dispostas de forma organizada, apresentam diâmetro grande e núcleos basais, tendo, portanto, características similares do músculo estriado esquelético tanto nos animais machos como nas fêmeas.

Avaliação do tratamento cirúrgico da cardiopatia congênita em pacientes com idade superior a 16 anos

FUNDAMENTO: O número crescente de crianças com cardiopatias congênitas em evolução demanda maior preparo dos profissionais e das instituições que as manuseiam. OBJETIVO: Descrever o perfil dos pacientes com idade superior a 16 anos com cardiopatia congênita operados e analisar os fatores de risco preditivos de mortalidade hospitalar. MÉTODOS: Mil, quinhentos e vinte pacientes (idade média 27 ± 13 anos) foram operados entre janeiro de 1986 e dezembro de 2010. Foram realizadas análise descritiva do perfil epidemiológico da população estudada e análise dos fatores de risco para mortalidade hospitalar, considerando escore de complexidade, ano em que a cirurgia foi realizada, procedimento realizado pelo cirurgião pediátrico ou não e presença de reoperação. RESULTADOS: Ocorreu um crescimento expressivo no número de casos a partir do ano 2000. A média do escore de complexidade foi 5,4 e os defeitos septais corresponderam a 45% dos casos. A mortalidade geral foi 7,7% e o maior número de procedimentos (973 ou 61,9%) com maior complexidade foi realizado por cirurgiões pediátricos. Complexidade (OR 1,5), reoperação (OR 2,17) e cirurgião pediátrico (OR 0,28) foram fatores de risco independentes que influenciaram a mortalidade. A análise multivariada mostrou que o ano em que a cirurgia foi realizada (OR 1,03), a complexidade (OR 1,44) e o cirurgião pediátrico (OR 0,28) influenciaram no resultado. CONCLUSÃO: Observa-se um número crescente de pacientes com idade superior a 16 anos e que, apesar do grande número de casos simples, os mais complexos foram encaminhados para os cirurgiões pediátricos, que apresentaram menor mortalidade, em especial nos anos mais recentes. (Arq Bras Cardiol. 2012; [online].ahead print, PP.0-0)

Adultos com cardiopatia congênita submetidos à primeira cirurgia: prevalência e resultados em um hospital terciário

INTRODUÇÃO: O tratamento cirúrgico da cardiopatia congênita em adultos apresentou importante crescimento nos últimos anos. Contudo, ainda assim, o número de pacientes que atingem a idade adulta sem tratamento cirúrgico adequado permanece elevado. OBJETIVO: Avaliar os resultados hospitalares e diagnósticos dos pacientes adultos com cardiopatia congênita submetidos à primeira operação. MÉTODOS: Estudo retrospectivo, que analisou prontuários de pacientes operados para correção de cardiopatia congênita com idade maior ou igual a 18 anos. O critério de exclusão foi cirurgia para reoperação. Foi analisado o período entre dezembro de 2007 e dezembro de 2010, com inclusão de 79 pacientes. RESULTADOS: Os defeitos do septo atrial foram os mais prevalentes (53,1%), seguidos de comunicação interventricular (15,2%), coarctação da aorta (6,3%) e canal atrioventricular parcial (6,3%). Treze (16,4%) pacientes apresentavam doença associada adquirida e 14 pacientes (17,7%), congênita. Trinta e três (41,8%) pacientes apresentavam hipertensão pulmonar. O tempo médio de internamento em UTI e hospitalar foi de 3,9 e 14,5 dias, respectivamente. Complicações ocorreram em 18 (22,8%) pacientes, sendo as infecciosas as mais comuns. A mortalidade hospitalar foi de dois (2,5%) pacientes. CONCLUSÃO: O tratamento da cardiopatia congênita em adultos como primeira cirurgia apresentou resultado bastante favorável. Contudo, em nossa série, houve maior tempo de internamento em UTI e hospitalar.

Chitosan-based biomaterials used in critical-size bone defects: radiographic study in rat's calvaria

OBJETIVO: Este estudo avaliou através de imagens radiográficas digitais, a ação de biomateriais de quitosana e de cloridrato de quitosana, com baixo e alto peso molecular, utilizados na correção de defeitos ósseos de tamanho crítico (DOTC)em calvária de ratos. MATERIAL E MÉTODO: DOTCs com 8 mm de diâmetro foram criados cirurgicamente na calvária de 50 ratos Holtzman. Em 10 animais o defeito foi preenchido foram preenchidos com coágulo sanguíneo (controle negativo). Os 40 animais restantes foram divididos de acordo com o biomaterial utilizado no preenchimento do defeito (quitosana de baixo peso e de alto peso molecular, e cloridrato de quitosana de baixo e de alto peso molecular), e foram avaliados em dois períodos experimentais (15 e 60 dias), totalizando 5 animais/biomaterial/período de avaliação. RESULTADO: A avaliação radiográfica foi feita utilizando duas radiografias digitais do crânio do animal: uma tomada logo após o defeito ósseo ser criado e a outra no momento do sacrifício. Nessas imagens, foi avaliada a densidade óssea radiográfica inicial e a final na área do defeito, que foram comparadas. As análises na densidade óssea radiográfica indicaram aumento da densidade óssea radiográfica dos DOTCs tratados para todos os biomateriais testados, em ambos os períodos. Resultados semelhantes foram encontrados no grupo controle. CONCLUSÃO: Conclui-se que os biomateriais de quitosana testados não foram capazes de aumentar a densidade radiográfica em DOTC realizados em calvária de ratos.

Aspectos etiológicos, classificação, etapas e condutas terapêuticas para o tratamento interdisciplinar das fissuras labiopalatinas

As fissuras labiopalatinas são defeitos congênitos comuns entre as malformações que atingem a face e a prevalência varia entre 1 e 2 indivíduos brancos para cada 1000 nascimentos e no Brasil os dados estatísticos oscilam em torno de 1:650. Essas malformações são estabelecidas precocemente na vida IU (intra-uterina) e a formação da face ocorre da diferenciação dos processos maxilares, frontal, nasais mediais, nasais laterais e mandibulares e da 4ª semana de vida IU até o final da 8ª semana as estruturas se fusionam adquirindo feições humanas e no final da 12ª semana os processos palatinos tem a sua completa coalescência. A falta de fusão dos processos faciais levam a diferentes tipos de fissuras labiais, faciais e palatinas. A meta terapêutica é a reabilitação integral do paciente que envolve uma equipe multi e interdisciplinar, reconstruindo o defeito anatômico, devolvendo a estética, a função e sobretudo a integração psicossocial com a sociedade. As fissuras labiopalatinas englobam uma ampla variedade de malformações com extensões e amplitudes que determinam protocolos e prognósticos de tratamento distintos. Portanto é fundamental uma proposta simples e prática para o diagnóstico e classificação das fissuras, calcado na embriologia, identificando sua anatomia e priorizando as abordagens terapêuticas. A reabilitação envolve procedimentos cirúrgicos e extracirurgicos em épocas oportunas, envolvendo as especialidades quase todas médicas, odontológicas, fonoaudiológicas e psicossociais. Serão abordados as características morfológicas e funcionais dos diferentes tipos de fissuras, sua etiologia, as variáveis que interferem no crescimento maxilar e facial e as etapas e condutas terapêuticas que levam à reabilitação de excelência

Fixação zigomática em portadores de fissura de lábio e palato: relato de caso clínico

A técnica de Fixação Zigomática serve como um meio alternativo para pacientes que apresentam grande perda de estrutura maxilar decorrentes de atrofia maxilar severa, traumas, cirurgias ressectivas tumorais ou defeitos congênitos. Pacientes portadores de fissura de lábio e palato podem ser beneficiados com esta técnica, pois apresentam baixo desenvolvimento de seus maxilares devido às cirurgias primárias de queiloplastia e palatoplastia. O implante zigomático de titânio que possui em média 30 mm a 52,5 mm de comprimento, se insere no rebordo alveolar remanescente em direção ao corpo do zigoma. Por meio dessa técnica, é possível ancorar uma prótese fixa utilizando carga precoce. Objetivo: O objetivo deste trabalho foi de relatar um caso ocorrido no Hospital de Reabilitação de Anomalias Craniofaciais, Bauru, São Paulo, com resolução protética de um paciente portador de fissura labiopalatina através da ancoragem zigomática. Relato Clínico: Em 2008, paciente do Hospital de Reabilitação de Anomalias Craniofaciais, portadora de fissura labiopalatina, foi realizado um planejamento criterioso e a opção mais adequada foi a resolução protética através de uma ancoragem em zigoma. Foi utilizado implante zigomático do lado direito e implantes unitários na região dos dos elementos dentários 13 e 11, após exodontia do elemento 11. Assim, confeccionada uma prótese sobre implantes e placa miorrelaxante com controle de 45 dias. Conclusão: Esta alternativa possibilita ao paciente uma menor morbidade, sem a necessidade de cirurgias de reconstrução óssea, apresenta um tempo menor de tratamento e consequentemente integrando o paciente à sociedade.

Hologramas de la muerte imprevista : Pregnancia urbana de las Animitas en Chile

El objetivo del presente trabajo es realizar un análisis integral de la relación que existe entre religiosidad popular y espacio urbano en la práctica de las animitas chilenas. Para ello proponemos un esquema polivalente de análisis, sostenido en el concepto de "holograma de la muerte imprevista". Este esquema propone tres clasificaciones complementarias: la animita como sujeto holográfico, como objeto holográfico y como lugar holográfico. Finalmente, estas tres clasificaciones, complementando extractos de entrevistas y análisis topológicos, muestran la cuasi totalidad de los factores socio-espaciales que esta práctica presenta, lo que da cuenta de la importancia urbana que este tipo de práctica popular posee

Hologramas de la muerte imprevista : Pregnancia urbana de las Animitas en Chile

El objetivo del presente trabajo es realizar un análisis integral de la relación que existe entre religiosidad popular y espacio urbano en la práctica de las animitas chilenas. Para ello proponemos un esquema polivalente de análisis, sostenido en el concepto de "holograma de la muerte imprevista". Este esquema propone tres clasificaciones complementarias: la animita como sujeto holográfico, como objeto holográfico y como lugar holográfico. Finalmente, estas tres clasificaciones, complementando extractos de entrevistas y análisis topológicos, muestran la cuasi totalidad de los factores socio-espaciales que esta práctica presenta, lo que da cuenta de la importancia urbana que este tipo de práctica popular posee

Hologramas de la muerte imprevista : Pregnancia urbana de las Animitas en Chile

El objetivo del presente trabajo es realizar un análisis integral de la relación que existe entre religiosidad popular y espacio urbano en la práctica de las animitas chilenas. Para ello proponemos un esquema polivalente de análisis, sostenido en el concepto de "holograma de la muerte imprevista". Este esquema propone tres clasificaciones complementarias: la animita como sujeto holográfico, como objeto holográfico y como lugar holográfico. Finalmente, estas tres clasificaciones, complementando extractos de entrevistas y análisis topológicos, muestran la cuasi totalidad de los factores socio-espaciales que esta práctica presenta, lo que da cuenta de la importancia urbana que este tipo de práctica popular posee

Simulación en tiempo real de vehículos industriales con modelos multicuerpo de gran complejidad

El objetivo de esta Tesis ha sido la consecución de simulaciones en tiempo real de vehículos industriales modelizados como sistemas multicuerpo complejos formados por sólidos rígidos. Para el desarrollo de un programa de simulación deben considerarse cuatro aspectos fundamentales: la modelización del sistema multicuerpo (tipos de coordenadas, pares ideales o impuestos mediante fuerzas), la formulación a utilizar para plantear las ecuaciones diferenciales del movimiento (coordenadas dependientes o independientes, métodos globales o topológicos, forma de imponer las ecuaciones de restricción), el método de integración numérica para resolver estas ecuaciones en el tiempo (integradores explícitos o implícitos) y finalmente los detalles de la implementación realizada (lenguaje de programación, librerías matemáticas, técnicas de paralelización). Estas cuatro etapas están interrelacionadas entre sí y todas han formado parte de este trabajo. Desde la generación de modelos de una furgoneta y de camión con semirremolque, el uso de tres formulaciones dinámicas diferentes, la integración de las ecuaciones diferenciales del movimiento mediante métodos explícitos e implícitos, hasta el uso de funciones BLAS, de técnicas de matrices sparse y la introducción de paralelización para utilizar los distintos núcleos del procesador. El trabajo presentado en esta Tesis ha sido organizado en 8 capítulos, dedicándose el primero de ellos a la Introducción. En el Capítulo 2 se presentan dos formulaciones semirrecursivas diferentes, de las cuales la primera está basada en una doble transformación de velocidades, obteniéndose las ecuaciones diferenciales del movimiento en función de las aceleraciones relativas independientes. La integración numérica de estas ecuaciones se ha realizado con el método de Runge-Kutta explícito de cuarto orden. La segunda formulación está basada en coordenadas relativas dependientes, imponiendo las restricciones por medio de penalizadores en posición y corrigiendo las velocidades y aceleraciones mediante métodos de proyección. En este segundo caso la integración de las ecuaciones del movimiento se ha llevado a cabo mediante el integrador implícito HHT (Hilber, Hughes and Taylor), perteneciente a la familia de integradores estructurales de Newmark. En el Capítulo 3 se introduce la tercera formulación utilizada en esta Tesis. En este caso las uniones entre los sólidos del sistema se ha realizado mediante uniones flexibles, lo que obliga a imponer los pares por medio de fuerzas. Este tipo de uniones impide trabajar con coordenadas relativas, por lo que la posición del sistema y el planteamiento de las ecuaciones del movimiento se ha realizado utilizando coordenadas Cartesianas y parámetros de Euler. En esta formulación global se introducen las restricciones mediante fuerzas (con un planteamiento similar al de los penalizadores) y la estabilización del proceso de integración numérica se realiza también mediante proyecciones de velocidades y aceleraciones. En el Capítulo 4 se presenta una revisión de las principales herramientas y estrategias utilizadas para aumentar la eficiencia de las implementaciones de los distintos algoritmos. En primer lugar se incluye una serie de consideraciones básicas para aumentar la eficiencia numérica de las implementaciones. A continuación se mencionan las principales características de los analizadores de códigos utilizados y también las librerías matemáticas utilizadas para resolver los problemas de álgebra lineal tanto con matrices densas como sparse. Por último se desarrolla con un cierto detalle el tema de la paralelización en los actuales procesadores de varios núcleos, describiendo para ello el patrón empleado y las características más importantes de las dos herramientas propuestas, OpenMP y las TBB de Intel. Hay que señalar que las características de los sistemas multicuerpo problemas de pequeño tamaño, frecuente uso de la recursividad, y repetición intensiva en el tiempo de los cálculos con fuerte dependencia de los resultados anteriores dificultan extraordinariamente el uso de técnicas de paralelización frente a otras áreas de la mecánica computacional, tales como por ejemplo el cálculo por elementos finitos. Basándose en los conceptos mencionados en el Capítulo 4, el Capítulo 5 está dividido en tres secciones, una para cada formulación propuesta en esta Tesis. En cada una de estas secciones se describen los detalles de cómo se han realizado las distintas implementaciones propuestas para cada algoritmo y qué herramientas se han utilizado para ello. En la primera sección se muestra el uso de librerías numéricas para matrices densas y sparse en la formulación topológica semirrecursiva basada en la doble transformación de velocidades. En la segunda se describe la utilización de paralelización mediante OpenMP y TBB en la formulación semirrecursiva con penalizadores y proyecciones. Por último, se describe el uso de técnicas de matrices sparse y paralelización en la formulación global con uniones flexibles y parámetros de Euler. El Capítulo 6 describe los resultados alcanzados mediante las formulaciones e implementaciones descritas previamente. Este capítulo comienza con una descripción de la modelización y topología de los dos vehículos estudiados. El primer modelo es un vehículo de dos ejes del tipo chasis-cabina o furgoneta, perteneciente a la gama de vehículos de carga medianos. El segundo es un vehículo de cinco ejes que responde al modelo de un camión o cabina con semirremolque, perteneciente a la categoría de vehículos industriales pesados. En este capítulo además se realiza un estudio comparativo entre las simulaciones de estos vehículos con cada una de las formulaciones utilizadas y se presentan de modo cuantitativo los efectos de las mejoras alcanzadas con las distintas estrategias propuestas en esta Tesis. Con objeto de extraer conclusiones más fácilmente y para evaluar de un modo más objetivo las mejoras introducidas en la Tesis, todos los resultados de este capítulo se han obtenido con el mismo computador, que era el top de la gama Intel Xeon en 2007, pero que hoy día está ya algo obsoleto. Por último los Capítulos 7 y 8 están dedicados a las conclusiones finales y las futuras líneas de investigación que pueden derivar del trabajo realizado en esta Tesis. Los objetivos de realizar simulaciones en tiempo real de vehículos industriales de gran complejidad han sido alcanzados con varias de las formulaciones e implementaciones desarrolladas. ABSTRACT The objective of this Dissertation has been the achievement of real time simulations of industrial vehicles modeled as complex multibody systems made up by rigid bodies. For the development of a simulation program, four main aspects must be considered: the modeling of the multibody system (types of coordinates, ideal joints or imposed by means of forces), the formulation to be used to set the differential equations of motion (dependent or independent coordinates, global or topological methods, ways to impose constraints equations), the method of numerical integration to solve these equations in time (explicit or implicit integrators) and the details of the implementation carried out (programming language, mathematical libraries, parallelization techniques). These four stages are interrelated and all of them are part of this work. They involve the generation of models for a van and a semitrailer truck, the use of three different dynamic formulations, the integration of differential equations of motion through explicit and implicit methods, the use of BLAS functions and sparse matrix techniques, and the introduction of parallelization to use the different processor cores. The work presented in this Dissertation has been structured in eight chapters, the first of them being the Introduction. In Chapter 2, two different semi-recursive formulations are shown, of which the first one is based on a double velocity transformation, thus getting the differential equations of motion as a function of the independent relative accelerations. The numerical integration of these equations has been made with the Runge-Kutta explicit method of fourth order. The second formulation is based on dependent relative coordinates, imposing the constraints by means of position penalty coefficients and correcting the velocities and accelerations by projection methods. In this second case, the integration of the motion equations has been carried out by means of the HHT implicit integrator (Hilber, Hughes and Taylor), which belongs to the Newmark structural integrators family. In Chapter 3, the third formulation used in this Dissertation is presented. In this case, the joints between the bodies of the system have been considered as flexible joints, with forces used to impose the joint conditions. This kind of union hinders to work with relative coordinates, so the position of the system bodies and the setting of the equations of motion have been carried out using Cartesian coordinates and Euler parameters. In this global formulation, constraints are introduced through forces (with a similar approach to the penalty coefficients) are presented. The stabilization of the numerical integration is carried out also by velocity and accelerations projections. In Chapter 4, a revision of the main computer tools and strategies used to increase the efficiency of the implementations of the algorithms is presented. First of all, some basic considerations to increase the numerical efficiency of the implementations are included. Then the main characteristics of the code’ analyzers used and also the mathematical libraries used to solve linear algebra problems (both with dense and sparse matrices) are mentioned. Finally, the topic of parallelization in current multicore processors is developed thoroughly. For that, the pattern used and the most important characteristics of the tools proposed, OpenMP and Intel TBB, are described. It needs to be highlighted that the characteristics of multibody systems small size problems, frequent recursion use and intensive repetition along the time of the calculation with high dependencies of the previous results complicate extraordinarily the use of parallelization techniques against other computational mechanics areas, as the finite elements computation. Based on the concepts mentioned in Chapter 4, Chapter 5 is divided into three sections, one for each formulation proposed in this Dissertation. In each one of these sections, the details of how these different proposed implementations have been made for each algorithm and which tools have been used are described. In the first section, it is shown the use of numerical libraries for dense and sparse matrices in the semirecursive topological formulation based in the double velocity transformation. In the second one, the use of parallelization by means OpenMP and TBB is depicted in the semi-recursive formulation with penalization and projections. Lastly, the use of sparse matrices and parallelization techniques is described in the global formulation with flexible joints and Euler parameters. Chapter 6 depicts the achieved results through the formulations and implementations previously described. This chapter starts with a description of the modeling and topology of the two vehicles studied. The first model is a two-axle chassis-cabin or van like vehicle, which belongs to the range of medium charge vehicles. The second one is a five-axle vehicle belonging to the truck or cabin semi-trailer model, belonging to the heavy industrial vehicles category. In this chapter, a comparative study is done between the simulations of these vehicles with each one of the formulations used and the improvements achieved are presented in a quantitative way with the different strategies proposed in this Dissertation. With the aim of deducing the conclusions more easily and to evaluate in a more objective way the improvements introduced in the Dissertation, all the results of this chapter have been obtained with the same computer, which was the top one among the Intel Xeon range in 2007, but which is rather obsolete today. Finally, Chapters 7 and 8 are dedicated to the final conclusions and the future research projects that can be derived from the work presented in this Dissertation. The objectives of doing real time simulations in high complex industrial vehicles have been achieved with the formulations and implementations developed.

Instability and topology bifurcations on a hemisphere-cylinder at high angle of attack

La configuración de un cilindro acoplado a una semi-esfera, conocida como ’hemispherecylinder’, se considera como un modelo simplificado para numerosas aplicaciones industriales tales como fuselaje de aviones o submarinos. Por tanto, el estudio y entendimiento de los fenómenos fluidos que ocurren alrededor de dicha geometría presenta gran interés. En esta tesis se muestra la investigación del origen y evolución de los, ya conocidos, patrones de flujo (burbuja de separación, vórtices ’horn’ y vórtices ’leeward’) que se dan en esta geometría bajo condiciones de flujo separado. Para ello se han llevado a cabo simulaciones numéricas (DNS) y ensayos experimentales usando la técnica de Particle Image Velocimetry (PIV), para una variedad de números de Reynolds (Re) y ángulos de ataque (AoA). Se ha aplicado sobre los resultados numéricos la teoría de puntos críticos obteniendo, por primera vez para esta geometría, un diagrama de bifurcaciones que clasifica los diferentes regímenes topológicos en función del número de Reynolds y del ángulo de ataque. Se ha llevado a cabo una caracterización completa sobre el origen y la evolución de los patrones estructurales característicos del cuerpo estudiado. Puntos críticos de superficie y líneas de corriente tridimensionales han ayudado a describir el origen y la evolución de las principales estructuras presentes en el flujo hasta alcanzar un estado de estabilidad desde el punto de vista topológico. Este estado se asocia con el patrón de los vórtices ’horn’, definido por una topología característica que se encuentra en un rango de números de Reynolds muy amplio y en regímenes compresibles e incompresibles. Por otro lado, con el objeto de determinar las estructuras presentes en el flujo y sus frecuencias asociadas, se han usado distintas técnicas de análisis: Proper Orthogonal Decomposition (POD), Dynamic Mode Decomposition (DMD) y análisis de Fourier. Dichas técnicas se han aplicado sobre los datos experimentales y numéricos, demostrándose la buena concordancia entre ambos resultados. Finalmente, se ha encontrado en ambos casos, una frecuencia dominante asociada con una inestabilidad de los vórtices ’leeward’. ABSTRACT The hemisphere-cylinder may be considered as a simplified model for several geometries found in industrial applications such as aircrafts’ fuselages or submarines. Understanding the complex flow phenomena that surrounds this particular geometry is therefore of major industrial interest. This thesis presents an investigation of the origin and evolution of the complex flow pattern; i.e. separation bubbles, horn vortices and leeward vortices, around the hemisphere-cylinder under separated flow conditions. To this aim, threedimensional Direct Numerical Simulations (DNS) and experimental tests, using Particle Image Velocimetry (PIV) techniques, have been performed for a variety of Reynolds numbers (Re) and angles of attack (AoA). Critical point theory has been applied to the numerical simulations to provide, for the first time for this geometry, a bifurcation diagram that classifies the different flow topology regimes as a function of the Reynolds number and the angle of attack. A complete characterization about the origin and evolution of the complex structural patterns of this geometry has been put in evidence. Surface critical points and surface and volume streamlines were able to describe the main flow structures and their strong dependence with the flow conditions up to reach the structurally stable state. This state was associated with the pattern of the horn vortices, found on ranges from low to high Reynolds numbers and from incompressible to compressible regimes. In addition, different structural analysis techniques have been employed: Proper Orthogonal Decomposition (POD), Dynamic Mode Decomposition (DMD) and Fourier analysis. These techniques have been applied to the experimental and numerical data to extract flow structure information (i.e. modes and frequencies). Experimental and numerical modes are shown to be in good agreement. A dominant frequency associated with an instability of the leeward vortices has been identified in both, experimental and numerical results.