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3D numerical analysis about the shape influence of the hydro-pneumatic chamber in an oscillating water column (owc).
(2015) Isoldi, Liércio André; Grimmler, Juliana do Amaral Martins; Letzow, Max; Souza, Jeferson Avila; Gomes, Mateus das Neves; Rocha, Luis Alberto Oliveira; Santos, Elizaldo Domingues dos
The oceans represent one of the major energy natural resources, which potentially can be used to supply the World energy demand. In the last decades some devices to convert the wave ocean energy into electrical energy have been studied. In this work the operating principle of an Oscillating Water Column (OWC) converter was analyzed with a transient 3D numerical methodology, using the Finite Volume Method (FVM) and the Volume of Fluid (VOF) model. The incident waves on the OWC hydropneumatic chamber cause an oscillation of the water column inside the chamber producing an alternate air flow through the chimney. The air drives a turbine that is coupled to an electric generator. The aim of this work was to investigate the shape influence of the hydro-pneumatic chamber geometry in the air flow. For this, six cases were studied in laboratory scale and the results showed that the variation of the OWC chamber shape can improve 12.4% the amount of mass air flow.
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Abordagem metodológica do processo de desenvolvimento de produto (PDP) para o projeto de um dispositivo filetador para garrafas PET
(2011) Neves, Ederson Bitencourt das; Pereira, Aline Soares; Ferreira, Cristiano Corrêa; Paes, Rafael Lipinski
A poluição ambiental evoluiu consideravelmente nas últimas décadas, tornando-se um assunto de interesse das nações. Devido a isso, vem aumentando ações que buscam por alternativas de reciclagem de variados tipos de resíduos acumulados em lixões, dentre os quais se encontram as embalagens de garrafas de PET (Politereftalato de etileno). Neste contexto, a presente pesquisa teve o objetivo de desenvolver um dispositivo capaz de fazer a transformação mecânica dessas embalagens, em matériaprima para confecção de tapetes, vassouras, cordas, camisetas, cadeiras, entre outros. Para o desenvolvimento do projeto de produto foi realizado um levantamento bibliográfico das metodologias utilizadas para o desenvolvimento de produtos, após foi selecionado o método do autor Rozenfeld et al. (2006). Dentre os resultados obtidos tem-se o desenvolvimento experimental com a confecção do protótipo como forma de avaliar o desempenho do produto, a partir da utilização integrada de métodos e ferramentas como pesquisa de mercado, análise Swot, análise de requisitos, FAST (Function Analysis System Technique), matriz morfológica, representação plataforma do dispositivo em plataforma CAD (Solidworks) e análise de investimentos. Em relação à aplicação do método percebeu-se a importância do uso dessas ferramentas, já que o desenvolvimento de produto é um processo crítico para a competitividade das organizações.
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Abrasive wearin Austempered DuctileIrons: a comparison with white cast irons
(2014) Cardoso, Paulo Henrique Sanchez; Israel, Charles Leonardo; Strohaecker, Telmo Roberto
This work aims to evaluate the mechanical properties and the abrasive wear resistance of a group of nodular cast irons and a white cast iron. The samples were produce dand heat treated. The materials characterization was performed using optical and scanning electron microscopy. In the wear tests, a rotating device with sand as the abrasive material laws constructed and used. To assess the tests results, the mass loss values of the specimens were analysed. Until 120h of testing, the white cast iron was observed to have alower weight loss compared with that of other materials. From 144 huntil the end of the test at 196h, an inversion of the performance occurred for ductile irons, which exhibited the lowest wear rate until the end of the test. This resultis due to the presence of retained austenite in the ductile iron. This fact, besides allowing an increase in tough ness that was verified in the impact tests, provides an increase in abrasion resistance due to the subsequent transformation of the retained austenite into martensite.
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Adaptação de um código computacional de escoamentos incompressíveis 3-D para problemas com superfície livre
(2006) Vanini, Lucas; Teixeira, Paulo Roberto de Freitas
Neste trabalho, apresenta-se a adaptação de um código computacional de simulação numérica de escoamentos incompressíveis tridimensionais (FLUINCO) para tratar problemas com superfície livre. É adotada uma descrição arbitrária lagrangeana euleriana (ALE), onde o movimento da malha é realizado através de um esquema de suavização das velocidades. O algoritmo, desenvolvido em FORTRAN, baseia-se no Método dos Elementos Finitos (MEF). As equações diferenciais governantes do fluido são discretizadas no tempo e no espaço por um método semi-implícito de Taylor-Galerkin de dois passos usando elementos tetraédricos lineares. É analisado o problema do escoamento sobre um canal com uma depressão trapezoidal no fundo (trench) e os resultados são comparados com os obtidos por outros autores.
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Aerodynamical and mechanical design of turbine blade
(2009) Santos, Sonia Magalhães dos; Pinho, Jean Monteiro de; Keller, Pablo Passos; Dias, Gustavo da Cunha; Santos, Elizaldo Domingues dos
The present work presents a study concerned with the project of a wind turbine. This task is basically shared in two steps. The first one is the blades aerodynamic project, with the purpose of taking more advantage of the wind kinetic energy and the second one is concerned with the mechanical project of the blades, in order to support the loads over the blades during the operation period. The graphical modeling and the mechanical project of the blades are performed with the computational softwares AutoCad® and Excel. The commercial code Ansys® is employed to analyze the mechanical resistance and the reliability of the blade. To perform the prediction of the wind action efforts over the blade is used the aerodynamic analysis including forces, such as: axial, tangential, weight and centrifugal ones, and aerodynamic momentum. The blades are composed of fiberglass shell reinforced with plastic material. Vertical and horizontal reinforcements of wood and carbon fiber, respectively, are also employed.
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Algebraic rectilinear model for multilayer resin transfer molding injection
(2013) Oliveira, Cristiano Peres; Souza, Jeferson Avila; Isoldi, Liércio André; Amico, Sandro Campos
An analytical model for the multilayer rectilinear injection applied to the RTM process has been developed. The model takes into account the permeability in both in-plane (Kxx and Kyy ) and transverse (Kzz ) directions of each layer of the reinforcement media and calculates the transverse permeability (Kt ) through adjacent layers. Porosity and thickness are set independent for each layer of the assembly. Mass balance of resin within the layers is used to develop an expression that estimates resin position (xi ) as a function of time (t) independently of each layer. The resulting equation was solved using: (i) Numerical integration and (ii) algebraic integration of the simplified expression resulting in a closed expression for x i = xi (t). Results of both proposed methods were compared with the calculations performed using the PAM-RTM software for cases with three, five and seven layers and the maximum calculated error in all cases was less than 12%.
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Algoritmo do gradiente conjugado escalonado em RNA para a previsão do consumo horário de água em sistemas de abastecimento.
(2002) Silva, Carla Silva da; Barbosa, Paulo Sérgio Franco
Resumo – Este trabalho investiga a utilização do algoritmo do gradiente conjugado escalonado em modelo de redes neurais artificiais na previsão da demanda horária de água em sistemas urbanos de abastecimento, tendo como área de estudo a zona da Alça Leste localizada na região metropolitana de São Paulo. Os dados de entrada do modelo de previsão são referentes à estação Penha. O modelo é testado sazonalmente para as quatro estações do ano. A escolha da técnica de RNA’s para o cálculo da demanda horária de água se deu pelo fato de que, em relação às técnicas de séries temporais do tipo Box-Jenkins, as RNA’s conseguem calibrar com base em período de observações históricas de menor extensão, alcançando resultados praticamente iguais.
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Algoritmos genéricos para a geração automática de modelos de cabos em três situações práticas de aplicações subaquáticas
(2015) Pouzada, Thiago Ávila; Gomes, Sebastião Cícero Pinheiro
A modelagem dinâmica de cabos constitui tema de pesquisa de grande importância e aplicação prática na atualidade. No entanto, devido às não linearidades presentes na dinâmica de cabos, bem como à necessidade de se trabalhar com muitos graus de liberdade, desenvolver modelos dinâmicos para estes sistemas torna-se tarefa difícil. Para desenvolver modelos dinâmicos de cabos, o presente trabalho utiliza o Método do Formalismo Discreto (Lumped Mass Approach), que supõe o cabo dividido em elos rígidos conectados por articulações elásticas fictícias. Os cabos foram considerados em três casos distintos. No primeiro e no segundo, com uma das extremidades articulada a uma estrutura flutuante (navio ou plataforma), enquanto que em sua outra extremidade, uma carga terminal fica livre no primeiro caso e fixa ao fundo do oceano no segundo. No terceiro caso, as duas extremidades do cabo são articuladas a duas estruturas flutuantes distintas. Os cabos estão submersos e o arrasto hidrodinâmico foi considerado a partir de um modelo simples, proporcional ao quadrado da velocidade relativa entre a estrutura e o fluido. Utilizando-se o formalismo de Euler-Lagrange, foram desenvolvidos manualmente os modelos dinâmicos para cabos considerando-se dois, três e quatro elos para o primeiro caso, sendo o segundo e terceiro casos situações particulares deste. Para o terceiro caso, com um cabo dividido em cinco elos, foram obtidos os torques em cada articulação fictícia, originados por uma força resultante que surge na carga terminal, composta por dois vínculos elásticos adicionados na mesma, com a finalidade de simular a segunda estrutura flutuante. A partir da análise comparativa das equações obtidas destes modelos, foi possível identificar padrões de crescimento para as mesmas. Desta forma, foram desenvolvidos algoritmos genéricos, para gerar automaticamente as equações dos modelos dinâmicos para qualquer número de elos desejado, em cada um dos três casos considerados. Uma vez obtidos estes algoritmos, foram realizadas simulações, com a finalidade de verificar qualitativamente os resultados obtidos. Um software para a animação gráfica foi desenvolvido e a sua utilização permitiu atestar uma grande sensação de realidade nas simulações, cujos resultados, em diversas situações, mostraram-se de acordo com o esperado fisicamente.
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Amenização do ruído numérico nos modelos ref-dif com a aplicação de áreas localizadas de dissipação de energia
(2008) Romeu, Marco Antônio Rigola; Melo Filho, Eloi; Franco, Davide
Modelos de Refração-difração de onda baseados na aproximação parabólica da equação do declive suave, quando usados em batimetrias com quebra-mares ou ilhas, apresentam problemas de contaminação do campo de onda por ruído numérico. O aparecimento de ruído deve-se ao fato de que na inclusão dos obstáculos da maneira tradicional, i.e. como uma película de água, as hipóteses básicas do modelo são violadas localmente. Neste trabalho, comparam-se campos de altura de onda obtidos utilizando-se duas maneiras de incluírem-se ilhas; a maneira tradicional e uma maneira alternativa, que representa as ilhas como áreas localizadas de dissipação de energia. O trabalho mostra que o ruído numérico na altura de onda calculada pela maneira alternativa foi significativamente menor do que o encontrado utilizando a maneira tradicional.
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An experimental investigation by towing tank on VIV of a long flexible cylinder for deepwater riser application
(Springer, 2013) Jijun, Gu; Vitola, Marcelo Araujo; Coelho, Jairo Fernando de Lima; Pinto, Waldir Terra; Duan, Menglan; Levi, Carlos
In this study, the dynamic response of a vertical flexible cylinder vibrating at low mode numbers with combined x-y motion was investigated in a towing tank. The uniform flow was simulated by towing the flexible cylinder along the tank in still water; therefore, the turbulence intensity of the free flow was negligible in obtaining more reliable results. A lower branch of dominant frequencies with micro vibration amplitude was found in both cross-flow and in-line directions. This justifiable discrepancy was likely caused by an initial lock-in. The maximum attainable amplitude, modal analysis and x-y trajectory in cross-flow and in-line directions are reported here and compared with previous literature, along with some good agreements and different observations that were obtained from the study. Drag and lift coefficients are also evaluated by making use of a generalized integral transform technique approach, yielding an alternative method to study fluid force acting upon a flexible cylinder.
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An experimental study on the use of earth-air heat exchangers (EAHE)
(2014) Vaz, Joaquim; Sattler, Miguel Aloysio; Brum, Ruth da Silva; Santos, Elizaldo Domingues dos; Isoldi, Liércio André
The thermal potential of Earth-Air Heat Exchangers (EAHE) is experimentally investigated for a placementin Viamão, city located in the south of Brazil. Three independent ducts are buried in the soil, ducts A and B are installed at a depth of 1.60 m and 0.60 m apart, while duct C is installed at a depth of 0.50 m. Thethermal conditions of one build named Casa Ventura are improved with the EAHE. The temperatures forthe soil, external air and in buried ducts in several positions are acquired along one year (2007). The mainpurpose here is the achievement of the transient behavior of temperature fields for the external air, soiland buried ducts and the best periods of time for employment of device. Results showed that the monthsof May and February were the best for heating and cooling the air used in Casa Ventura, respectively.Moreover, it was developed a complete database about the transient temperatures of the soil, externalair and inside the building.
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An objective cracking criterion for the analysis of concrete dams
(1996) Araújo, José Milton de; Awruch, Armando Miguel
Cracking analysis by the finite element method may be accomplished using a continuum damage theory, but results are strongly affected by the adopted finite element mesh. A reduced tensile strength has been proposed in order to obtain objective results; however this approach may still be dependent on the adopted finite element mesh. An alternative model for concrete cracking, which is independent of the finite element mesh and especially suitable for the analysis of concrete dams, is proposed in this work.
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An original procedure to determine transverse permeability using a multilayer reinforcement in RTM
(2010) Oliveira, Cristiano Peres; Souza, Jeferson Avila; Isoldi, Liércio André; Rocha, Luiz Alberto Oliveira; Amico, Sandro Campos; Silva, Rafael Diego Sonaglio da
Resin Transfer Molding (RTM) is a manufacturing process for polymer composites parts for a variety of uses. The numerical simulation of the resin flow into the mold can be used to minimize costs related to mold design and the manufacturing process itself. However, to obtain realistic results, accurate information about the resin and the reinforcement media are necessary. In the multilayer RTM, distinct porous media layers are stacked to obtain a final composite with better performance. For the numerical simulation of the multilayer RTM, transverse permeability (Kzz) data are necessary. This work proposes an original methodology to determine the transverse permeability in multilayer RTM composites, assuming that the in-plane permeabilities (Kxx and Kyy) are known and using this information, combined with experimental data obtained during mold filling. The motivation of this study is the fact that the transverse permeability is usually not available in the literature, being referred to as a difficult parameter to be directly determined using experiments.
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Anais do V SEMENGO - Seminário e Workshop em Engenharia Oceânica
(2012) Fontoura, Jose Antonio Scotti; Santos, Elizaldo Domingues dos; Isoldi, Liércio André; Melo Filho, Eloi; Lima, Milton Luiz Paiva de; Guimarães, André Tavares da Cunha; Alves, Antonio Marcos de Lima; Olinto, Cláudio Rodrigues; Teixeira, Paulo Roberto de Freitas; Neves, Claudio Freitas
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Anais do VI SEMENGO - Seminário e Workshop em Engenharia Oceânica
(2014) Lima, Milton Luiz Paiva de; Fontoura, Jose Antonio Scotti; Olinto, Cláudio Rodrigues; Santos, Elizaldo Domingues dos; Isoldi, Liércio André
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Análise comparativa da aplicação dos modelos REFDIF e REFDIF_S à zona Torres-Mostardas
(2006) Palha, Artur; Fortes, Conceição Joana; Teixeira, Paulo Roberto de Freitas
Nesta comunicação, descreve-se a aplicação dos modelos REFDIF e REFDIF_S à zona marítima entre Torres e Mostardas no Rio Grande do Sul, Brasil. REFDIF e REFDIF_S são modelos de diferenças finitas que simulam a propagação e a deformação da agitação regular e irregular, respectivamente, em zonas de profundidade variável. Este modelos consideram os fenómenos de refracção, difracção (apenas na direcção perpendicular à propagação) e rebentação na propagação das ondas (entre outros). Na aplicação dos modelos à zona marítima entre Torres e Mostardas, dada a grande extensão da zona em estudo, o domínio de cálculo tem de ser discretizado por várias malhas de diferenças finitas de cálculo de modo a ter em conta a propagação das ondas desde o largo até junto à costa. No caso do modelo REFDIF, este procedimento de propagação de ondas ao longo de várias malhas de cálculo está implementado, o mesmo não acontecendo com o modelo REFDIF_S. Assim, para resolver este problema, foi desenvolvida uma nova metodologia designada por pyREFDIF_S, que permite a propagação de ondas irregulares em zonas discretizadas por várias malhas de diferenças finitas. Os modelos são aplicados para condições de agitação incidente de período igual a 7 s, altura de 1.75 m e direcções de onda de NE e SE, que correspondem às situações mais frequentes do regime de agitação marítima estabelecido na ref. [4]. Para essas condições, os resultados dos modelos, em termos de altura de onda e direcção de onda, são apresentados e analisados. Com base nesses resultados, avaliam-se as principais diferenças que surgem nas características da agitação marítima na região em estudo, com a aplicação de um modelo de propagação de ondas regulares versus um modelo de ondas irregulares.
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Análise comparativa de modelos não-lineares na simulação da propagação de ondas sobre um quebra-mar submerso
(2008) Teixeira, Paulo Roberto de Freitas; Fortes, Conceição Joana
Neste trabalho, avalia-se o desempenho de três modelos numéricos não lineares (FLUINCO, FUNWAVE e COULWAVE) na simulação da propagação de ondas sobre um quebra-mar submerso, para o qual existem resultados experimentais. É analisada, especialmente, a capacidade dos modelos em reproduzir os principais fenômenos intervenientes na propagação das ondas, nomeadamente no que concerne a efeitos não-lineares. Neste âmbito, efectua-se uma análise temporal e espectral da deformada da elevação da superfície livre em várias posições do domínio de cálculo. Assim, os resultados numéricos obtidos com os diferentes modelos numéricos são comparados com resultados experimentais em termos da elevação da superfície livre e espectro da elevação da superfície livre, de modo a avaliar o desempenho dos modelos não lineares em gerarem harmónicas de ordem superior.
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Análise comparativa do desempenho balístico de uma chapa de aço SAE 1020 sem revestimento e de chapas de aço SAE 1020 revestidas com aço inoxidável martensítico por soldagem
(2018) Souza, Bruno Cesar Dalapé de; Biehl, Luciano Volcanoglo
As Blindagens Balísticas empregadas em forças de segurança requerem resistência compatível ao poder de fogo utilizado pela criminalidade e, atualmente, diante do expressivo domínio do tráfico de drogas no país, armas de maior calibre, antes utilizadas exclusivamente por militares e policiais, estão nas mãos de qualquer bandido e, por isso, o desenvolvimento de novos materiais para blindagem faz-se necessário. Contudo, fatores como peso, manutenção e custo devem ser considerados por ocasião da aquisição de um escudo balístico, com base nas características do local a ser utilizado. A tradicional utilização dos diferentes tipos de aço para este fim se dá pela confiança e durabilidade deste tipo de material. Nesse contexto o presente trabalho avaliou o desempenho balístico nível III dos aços SAE 1020 sem revestimento e revestidos por soldagem, com aço de maior dureza. Foram analisadas três chapas de dimensões 500 mm X 500 mm, sendo: uma chapa de aço SAE 1020, com espessura de 12,70 mm; uma chapa de aço SAE 1020, com espessura de 6,35 mm, revestida com 5,05 mm de espessura, através de soldagem MIG/MAG utilizando arame eletrodo maciço ER 410; e uma chapa de aço SAE 1020, com espessura de 6,35 mm, revestida com 5,05 mm de espessura, através de soldagem MIG/MAG utilizando arame eletrodo maciço ER 410, submetida ao processo de revenimento a 180 graus celsius por 2 horas. Analises em MO, MEV e EDS foram feitas, assim como análise química e de microdureza. Os resultados apontaram que chapas de aço SAE 1020 com espessura iguais, ou superiores, a 12,7 mm são resistentes aos impactos balísticos de calibre 7,62 mm, apresentando o desempenho requerido para blindagem nível III. A chapa de aço SAE 1020, revestida e revenida, medindo 11,4 mm de espessura ao final do revestimento, resistiu parcialmente aos impactos. A chapa de aço SAE 1020, somente revestida, medindo 11,4 mm de espessura ao final do revestimento, não apresentou resultados adequados à aplicação balística.
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Análise comparativa dos espectros de ondas observados ao largo de Santa Catarina e de Rio Grande por ondógrafos, radar de abertura sintética e derivados de modelo
(2010-11) Poças, Jansen Santos; Lorenzzetti, João Antonio; Melo Filho, Eloi; Franco, Davide
Radares de Abertura Sintética (SAR) a bordo de satélites constituem uma importante ferramenta para o monitoramento do campo de ondas na superfície do oceano. Entretanto, a geração do espectro bidimensional dessas feições oceânicas por meio de SAR possui limitações associadas ao mecanismo de imageamento (processamento Doppler) e ao movimento orbital das partículas d’água. A fim de avaliar quão severas são essas restrições para as regiões ao largo da costa da Ilha de Santa Catarina/SC e de Rio Grande/RS, este trabalho se propõe a realizar comparações dos espectros direcionais de onda, derivados de imagens do radar presente no satélite Envisat, com dados provenientes do modelo de previsão de ondas WW3 e de ondógrafos.
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Análise comparativa dos modelos não-lineares COULWAVE e BOUSS3W aplicados à simulação da rebentação
(2010) Teixeira, Paulo Roberto de Freitas; Fortes, Conceição Joana; Pinheiro, Liliana; Okamoto, Takashi
Nesta comunicação, avalia-se o desempenho de dois modelos do tipo Boussinesq (COULWAVE e BOUSS3W) na simulação da rebentação de ondas num canal de ondas cujo perfil de fundo é do tipo banco-cava e que apresenta variações de largura nos seus trechos iniciais. As principais diferenças entre os modelos estão associadas às equações base, ao método numérico, à precisão e ao domínio de aplicabilidade associados. Os resultados numéricos de ambos os modelos são comparados com os resultados experimentais, no que se refere à elevação da superfície livre. É também realizada uma análise no tempo, espectral e estatística de modo a caracterizar o desempenho dos modelos e a sua capacidade na simulação dos efeitos não-lineares.