EE - Escola de Engenharia
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- ItemEstudo de dois aplicativos para solução de escoamento de fluidos com superfície livre(2004) Silva, Mario Augusto de Lima e; Teixeira, Paulo Roberto de FreitasO conhecimento da circulação de oceanos, regiões costeiras, estuários rios e lagoas é um campo relativamente novo e de fundamental importância pela sua influência no clima e nas atividades comerciais e industriais. Existem inúmeros aplicativos utilizados na modelagem numérica da dinâmica de circulação de águas. A proposta deste trabalho é a de realizar uma análise comparativa entre os modelos Deft-3D-Flow e POM, utilizados na simulação da circulação em regiões costeiras e estuarinas, analisando as equações governantes do problema, o método de integração destas equações, as condições de contorno, os modelos de turbulência e alguns aspectos numéricos.
- ItemAdaptação de um código computacional de escoamentos incompressíveis 3-D para problemas com superfície livre(2006) Vanini, Lucas; Teixeira, Paulo Roberto de FreitasNeste 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.
- ItemAnálise comparativa da aplicação dos modelos REFDIF e REFDIF_S à zona Torres-Mostardas(2006) Palha, Artur; Fortes, Conceição Joana; Teixeira, Paulo Roberto de FreitasNesta 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.
- ItemAnálise numérica da propagação de ondas na costa do Rio Grande do Sul entre Torres e Mostardas(2008) Silva, Jair Vignolle da; Teixeira, Paulo Roberto de Freitas; Calliari, Lauro JúlioO objetivo deste trabalho é o analisar numericamente a variação de energia de ondas nesta região, investigando a influência das variações da largura da plataforma interna e da largura de antepraia, e da fricção com o fundo nos processos morfodinâmicos costeiros, usa-se como ferramenta de processamento o programa REF/DIF1 (Kirby e Darlymple, 1994). Os resultados considerando um coeficiente de atrito fw.=.0,01, usado no código do REF/DIF1, foram comparados com os obtidos sem a presença do atrito, observando-se pouca influência do atrito com o fundo sobre a transformação das ondas. Adotando-se um coeficiente de atrito de fw.=.0,2, constatou-se, de forma geral, que a influência do aumento da largura da antepraia do sul de Pinhal para o norte no atrito com o fundo é compensada pela influência da diminuição da largura da plataforma continental interna.
- ItemImplementação de sistema de monitoramento de esforços nas estruturas de apoio de módulos de plantas de processo de plataformas flutuantes de produção de petróleo(2008) Pinto, Wagner Mespaque; Frainer, Vitor Jose; Teixeira, Paulo Roberto de Freitas“Stool” é como é chamada a estrutura que compõe um dos apoios que suportam os módulos de algumas plataformas do tipo navio, a exemplo da P-53, a qual se encontra em fase final de construção em Rio Grande/RS. Estes módulos são apoiados em quatro stools, dois deslizantes (que não oferecem restrição a deslocamentos longitudinais) e dois fixos (com restrição em todas as direções). Acerca desta configuração de suportação de módulos existem algumas dúvidas, as quais se pretende esclarecer com a medição dos esforços e deslocamentos relativos sobre esses stools, para o qual foi implementado um sistema de monitoramento destas grandezas. Nestes foram instalados extensômetros para quantificar indiretamente os esforços atuantes que irão realimentar modelos numéricos para extrapolação dos resultados para toda estrutura. No total serão instalados na plataforma 69 sensores (extensômetros, lvdt’s e acelerômetros).
- ItemIrregular wave propagation at Torres-Mostardas beach, Brazil(2010) Palha, Artur; Fortes, Conceição Joana; Teixeira, Paulo Roberto de Freitas; Pinheiro, LilianaThe parabolic mild-slope model Refdif_S simulates the propagation and deformation of irregular waves in coastal regions with variable water depth. PY_Refdif_S software tool is an extension of the model, using a multi-grid approach in order to achieve a more efficient and applicable model to large areas and a large set of different wave conditions. The tool is made up of several Python routines that automatically build multiple grids, prepare data files and execute Refdif_S for several sea states. The model was applied to the study of irregular wave propagation from offshore to nearshore in the region of Torres-Mostardas, Brazil. For a range of irregular incident sea states, several calculations with the tool were performed. The wave field and local sea states were characterised in that area. Based on this application, advantages and limitations of the tool are analysed.
- ItemAnálise comparativa de modelos não-lineares na simulação da propagação de ondas sobre um quebra-mar submerso(2008) Teixeira, Paulo Roberto de Freitas; Fortes, Conceição JoanaNeste 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.
- ItemSistemas de suportação de plantas de processo em plataformas de produção de petróleo do tipo FPSO(2008) Pinto, Wagner Mespaque; Frainer, Vitor Jose; Teixeira, Paulo Roberto de FreitasEstruturas flutuantes do tipo navio são comumente utilizadas para suportar a planta de processo ou outras facilidades de sistemas flutuantes de produção de petróleo. A forma como a planta de processo é apoiada sobre o convés tem diversas alternativas, cada qual com suas particularidades e, no que se refere à interface topside-casco, ora vantajosas quando se trata de novos cascos, ora de cascos convertidos. Entre os fatores que afetam a escolha pela melhor solução está o peso dos módulos bem como seu comprimento (plantas modulares ou não). Este artigo aborda as diferentes soluções para sistemas de suportação de módulos, suas vantagens, aplicações e dificuldades que levaram à evolução destes sistemas.
- ItemAnálise 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, TakashiNesta 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.
- ItemThree dimensional simulation of high compressible flows using a subcycling algorithm for time integration(1999) Teixeira, Paulo Roberto de Freitas; Awruch, Armando MiguelAn algorithm to simulate 3-D high compressible flows using the finite element method and a multi-time-step integration technique with subcycles is presented in this work. An explicit two-step Taylor-Galerkin scheme is adopted to integrate in time continuum equations. When explicit schemes are used, the time steps must satisfy some stability conditions. If the smallest critical time-step is adopted uniformely for the whole domain, the integration scheme may consume a large amount of CPU time. Multi-time-step integration techniques are very suitable in these cases because elements and nodes are separated into several groups and a different time-step is assigned to each group. In this way, each group of elements is integrated with a time interval wich is much closer to the critical time steps of the elements in the group. This results in great computational savings, mainly when elements size and properties are very different, leading to significative differences of the local critical time steps values. Multi-time-steps integration techniques are also very useful in transient problems, taking into account that at the end of each subcycle, values of the unknowns at the same time level are obtained. The multi-time-step algorithm is applied to analyze the supersonic flow (Mach=8,5) past a sphere immersed in a non viscous flow, and results and computational performance are compared with those obtained when a uniformly time-step is used over the whole domain.