Implementação paralelizada de métodos de resolução de sistemas algébricos na simulação de reservatórios de gás

Desde a década de 1960, devido à pertinência para a indústria petrolífera, a simulação numérica de reservatórios de petróleo tornou-se uma ferramenta usual e uma intensa área de pesquisa. O principal objetivo da modelagem computacional e do uso de métodos numéricos, para a simulação de reservatórios de petróleo, é o de possibilitar um melhor gerenciamento do campo produtor, de maneira que haja uma maximização na recuperação de hidrocarbonetos. Este trabalho tem como objetivo principal paralelizar, empregando a interface de programação de aplicativo OpenMP (Open Multi-Processing), o método numérico utilizado na resolução do sistema algébrico resultante da discretização da equação que descreve o escoamento monofásico em um reservatório de gás, em termos da variável pressão. O conjunto de equações governantes é formado pela equação da continuidade, por uma expressão para o balanço da quantidade de movimento e por uma equação de estado. A Equação da Difusividade Hidráulica (EDH), para a variável pressão, é obtida a partir deste conjunto de equações fundamentais, sendo então discretizada pela utilização do Método de Diferenças Finitas, com a escolha por uma formulação implícita. Diferentes testes numéricos são realizados a fim de estudar a eficiência computacional das versões paralelizadas dos métodos iterativos de Jacobi, Gauss-Seidel, Sobre-relaxação Sucessiva, Gradientes Conjugados (CG), Gradiente Biconjugado (BiCG) e Gradiente Biconjugado Estabilizado (BiCGStab), visando a uma futura aplicação dos mesmos na simulação de reservatórios de gás. Ressalta-se que a presença de heterogeneidades na rocha reservatório e/ou às não-linearidades presentes na EDH para o escoamento de gás aumentam a necessidade de métodos eficientes do ponto de vista de custo computacional, como é o caso de estratégias usando OpenMP.

Análise e simulação de modelos matemáticos para a estimativa da geração de gases em bioprocessos de decomposição anaeróbia de resíduos sólidos em aterros sanitários

Brazil faces a complex problem in respect to municipal solid waste, having been in recent years an increase of its generation without the country there be adequate for proper disposal thereof. In many states , the percentage of waste destined improperly , ie , in dumps , landfills, send- outs , among others , is greater than that disposed in landfills , which would be the most correct way to be made. It can be argued that this discrepancy is due to the high cost of implementation and operation of the landfill, and the same need large areas with physical characteristics that suit their operations . When there is a provision in properly constructed landfills , municipal solid waste grounded generate gases with high potential energy through biochemical reactions during the anaerobic decomposition of organic material stored . Such gases can be used for power generation within the landfill or other economic means . To estimate the gas generation will be sufficient for such economic compensation , there are mathematical models that make estimating the amount of gas produced . These models calculate the energy capacity and generation , using parameters obtained based on the characteristics of solid waste , climate of the region where they are grounded and grounding time . Such models have been raised and studied so that it was possible to perform simulations that demonstrate the behavior of biogas generation related to the external conditions of the landfill that interfere with biological reactions within. The results show differences between the values obtained , it shows that the preparation of the models found and used in the simulations were allocated amounts for different parameters that determine this difference in the estimate . Therefore, to rule, the models have difficulty understanding this because there is no clarity in the formulation of the equations , and the definition of variables and parameters would require a detailed study to...

Simulação numérica de escoamentos hipersônicos em não-equilíbrio termo-químico através do método dos elementos finitos

o presente trabalho tem por objetivo desenvolver um código computacional destinado à simulaçáo numérica tridimensional e de escoamentos compressíveis hipersônicos em especial para analisar o processo de reentrada de veículos espaciais na atmosfera terrestre. Devido ás temperaturas elevadas encontradas neste tipo de escoamento, efeitos de altas temperaturas sáo incluídos, como excitação vibracional das moléculas e reações químícas. Utiliza-se o modelo de 2 temperaturas (translacional e vibracional);5 espécíes (N2, O2, NO, N, O) e 17 reações químicas de Park [1986 para o modelamento do fenômeno termo-químico. Introduz-se uma formulação baseada no método dos elementos finitos, através do esquema de Taylor-Calerkin, para a discretização do tempo e do espaço e para a solução do sistema de equações. Alguns exemplos e aplicações de problemas hipersônicos bi e tridimensionais, difusivos e não difusivos, são apresentados, incluindo comparações entre os resultados obtidos no presente trabalho e na literatura.

Simulação de escoamentos incompressíveis não newtonianos em dutos com expansão brusca

O objetivo deste trabalho é a simulação numérica de escoamentos incompressíveis bidimensionais em dutos com expansão brusca, considerando o raio de expansão de 3 : 1. As equações governantes implementadas são as de Navier, que junto com relações constitutivas para a tensão visam representar comportamentos não newtonianos. A integração temporal é feita usando o esquema explícito de Runge-Kutta com três estágios e de segunda ordem; as derivadas espaciais são aproximadas pelo método de diferenças finitas centrais. Escoamentos em expansões bruscas para fluidos newtonianos apresentam um número de Reynolds crítico, dependente do raio de expansão, na qual três soluções passam a ser encontradas: uma solução sim étrica instável e duas soluções assimétricas rebatidas estáveis. Aumentando o número de Reynolds, a solução passa a ser tridimensional e dependente do tempo. Dessa forma, o objetivo é encontrar as diferenças que ocorrem no comportamento do fluxo quando o fluido utilizado possui características não newtonianas. As relações constitutivas empregadas pertencem à classe de fluidos newtonianos generalizados: power-law, Bingham e Herschel-Bulkley. Esses modelos prevêem comportamentos pseudoplásticos e dilatantes, plásticos e viscoplásticos, respectivamente. Os resultados numéricos mostram diferenças entre as soluções newtonianas e não newtonianas para Reynolds variando de 30 a 300. Os valores de Reynolds críticos para o modelo power-law não apresentaram grandes diferenças em comparação com os da solução newtoniana. Algumas variações foram percebidas nos perfis de velocidade. Entretanto, os resultados obtidos com os modelos de Bingham e Herschel-Bulkley apresentaram diferenças significativas quando comparados com os newtonianos com o aumento do parâmetro adimensional Bingham; à medida que Bingham é aumentado, o tamanho dos vórtices diminui. Além disso, os perfis de velocidade apresentam diferenças relevantes, uma vez que o fluxo possui regiões onde o fluido se comporta como sólido.

Modelo de equilibrio geral para simulação de políticas de distribuição de renda e crescimento no Brasil

Apresenta os resultados de um projeto de pesquisa que tem como objetivo a construção de um Modelo Aplicado de Equilíbrio Geral para a Economia Brasileira ("Computable General Equilibrium (CGE) Model"), voltado para a simulação de políticas públicas de crescimento e distribuição de renda. Após a caracterização e apresentação do modelo adotado ("Brasil CGE 95"), são realizadas treze simulações, onde comparam-se os resultados do ano base (95) com os obtidos em cada experimento, incluindo: indicadores macroeconômicos (PIB, Consumo, Déficit Público, Balança ComerciaL.), a remuneração anual dos dez fatores de produção do modelo (oito tipos de trabalho, dois tipos de capital ), a renda anual dos nove grupos de famílias do modelo, indicadores de pobreza/distribuição e indicadores variados como o emprego/produção setorial, taxa de câmbio real e o índice relativo de preços

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

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG

Simulação numérica do processo de secagem de madeiras

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG

Parametrização de modelo para simulação de distribuição de combustíveis em um terminal

A great competition between companies happens nowadays, due to, among other factors, the globalized economic system, the growing consumer demand and the technological advances. This fact implies the need for fast and efficient tools in decision making. A validated simulation model is able to perform this task. Thus, it was parameterized a simulation model of a fuel distribution terminal. It is a complex system because of its great variability. The model´s data input were collected, however the model was not statistically validated, in other word, does not adequately represent the real system. A search was made for the possible causes of this fact: dividing the compartments of tanker trucks, data collection may have been insufficient, inefficient model for unloading of biofuels

A simulação de Monte Carlo como instrumento fundamental para a análise de viabilidade econômica: a implementação de uma fundição de ferro em uma empresa metalúrgica

In uncertainly economic scenarios, an economic feasibility analysis must be done to accept a project based on investment criteria, such as NPV and IRR, mainly because the shareholders tend to invest their budget in a project if it has a great chance to return their investments. The studied company outsources all of its foundry services, what makes it very dependent of its suppliers, because the products have a lower quality level, long delivery periods and high prices. Therefore, this work will analyze the project of building an iron-casting foundry to decrease the dependence of its suppliers. In order to develop this research, all needed data related to the construction of the foundry and sales were collected to create deterministic and probabilistic (Monte Carlo Simulation) cash flows using MsExcel® and Oracle's Crystal Ball® software. As a result, the project was found to be risky by the NPV and IRR in the case of this new production line supplying only the internal needs. However, when the company offers its services to the foundry market, the project turns to be feasible

Simulação do tempo de descarga de caminhões graneleiros em uma estação de transbordo de carga em Porto Murtinho, MS

In the current decade, inter modal transport is widely discussed. In Brazil road transport is used in excess whereas there could be more focus and investment towards water transport. Water transport presents many benefits like being low cost and low maintenance. Sea and river ports today aren't capable of supporting Brazil's transport needs. Therefore, with this obstacle, this paper consists of an attempt of modeling and simulation of the process of unloading grain cargo from trucks, through simulation with ProModel software, to verify the necessity of installing more tumblers at the cargo unloading station in Porto Murtinho, MS

Expansão térmica de nanotubos de carbono de duas camadas

Pós-graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais - FC

Simulação da nanoestruturação de nanofolhas de óxido de grafeno reduzido através de dinâmica molecular

Pós-graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais - FC

Abordagem icônica para modelagem e simulação de ambientes de computação em nuvem ?

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Estimativa de fontes externas uniformes de nêutrons em regiões combustíveis para uma distribuição prescrita de potência

Projetos de reatores nucleares foram classificados em quatro gerações (Gen) pelo Departamento de Energia dos Estados Unidos da América (DOE), quando o DOE introduziu o conceito de reatores de geração IV (Gen IV). Reatores Gen IV são um conjunto de projetos de reator nuclear, em sua maioria teóricos, atualmente sendo pesquisados. Entre os projetos Gen IV, incluem-se os projetos dos ADS (Accelerator Driven Systems), que são sistemas subcríticos estabilizados por fontes externas estacionárias de nêutrons. Estas fontes externas de nêutrons são normalmente geradas a partir da colisão de prótons com alta energia contra os núcleos de metais pesados presentes no núcleo do reator, fenômeno que é conhecido na literatura como spallation, e os prótons são acelerados num acelerador de partículas que é alimentado com parte da energia gerada pelo reator. A criticalidade de um sistema mantido por reações de fissão em cadeia depende do balanço entre a produção de nêutrons por fissão e a remoção por fuga pelos contornos e absorção de nêutrons. Um sistema está subcrítico quando a remoção por fuga e absorção ultrapassa a produção por fissão e, portanto, tende ao desligamento. Entretanto, qualquer sistema subcrítico pode ser estabilizado pela inclusão de fontes estacionárias de nêutrons em seu interior. O objetivo central deste trabalho é determinar as intensidades dessas fontes uniformes e isotrópicas de nêutrons, que se deve inserir em todas as regiões combustíveis do sistema, para que o mesmo estabilize-se gerando uma distribuição prescrita de potência elétrica. Diante do exposto, foi desenvolvido neste trabalho um aplicativo computacional em linguagem Java que estima as intensidades dessas fontes estacionárias de nêutrons, que devem ser inseridas em cada região combustível para que estabilizem o sistema subcrítico com uma dada distribuição de potência definida pelo usuário. Para atingir este objetivo, o modelo matemático adotado foi a equação unidimensional de transporte de nêutrons monoenergéticos na formulação de ordenadas discretas (SN) e o convencional método de malha fina diamond difference (DD) foi utilizado para resolver numericamente os problemas SN físicos e adjuntos. Resultados numéricos para dois problemas-modelos típicos são apresentados para ilustrar a acurácia e eficiência da metodologia proposta.