PPG EM MODELAGEM COMPUTACIONAL : [262] Visualizar estatísticas
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Algoritmo de otimização de sistemas modelados por equações diferenciais ordinárias aplicado a processos de fermentação em batelada alimentada
Os modelos matemáticos permitem a simulação de diversos processos, em diferentes configurações, proporcionando estimar seus resultados, antes de serem experimentalmente executados. Neste sentido, os processos modelados por equações diferenciais ordinárias apresentam grande importância para várias áreas do conhecimento. Existem inúmeras situações em que se deseja otimizar tais processos afim de minimizar seus custos e maximizar seu desempenho. Neste contexto, a ausência de metodologias abr...
Inicialização Global Topográfica aplicada a problemas de autovalores e de otimização com restrições mistas
Os métodos matemáticos clássicos, desenvolvidos a partir da análise no Rn, são amplamente empregados na solução de diferentes problemas da matemática, física e engenharias. Em geral, esses métodos realizam uma busca local a partir de uma estimativa inicial. Esse fato, pode apresentar grandes dificuldades, pois em muitos casos, pontos iniciais adequados não estão disponíveis na formulação dos problemas. Nesse contexto, a Inicialização Global Topográfica é um método eficiente para a seleção de...
Simulação de escoamentos bifásicos água-óleo tridimensionais não-isotérmicos em reservatórios de petróleo
Este trabalho trata da simulação numérica de escoamentos bifásicos não-isotérmicos em reservatórios de petróleo. Especificamente, foca-se no problema da recuperação de óleo pesado mediante o aquecimento do reservatório, visando a uma diminuição da sua viscosidade e ao aumento da sua mobilidade. Energia é transferida ao reservatório mediante a injeção de um fluido aquecido ou por meio de um poço aquecedor estático. Considera-se o escoamento bifásico água-óleo e as equações diferenciais parciai...
Estimação de parâmetros para uma equação cúbica de estado generalizada via otimização multiobjetivo
Para muitas aplicações da engenharia, especialmente na simulação de problemas de equilíbrio de fases, propriedades termodinâmicas podem ser estimadas de maneira acurada em situações em que não há dados experimentais disponíveis através de uma equação de estado. A capacidade preditiva de uma equação de estado é diretamente relacionada à utilização de métodos adequados e eficientes na estimação dos parâmetros do modelo. Desde o surgimento do modelo de van der Waals, várias equações de estado vê...
Modelagem computacional e estimativa de cargas poluentes pontuais despejadas às margens de cursos fluviais
O progresso econômico e o crescimento urbano sem planejamento, há muito tempo vêm contribuindo para a deterioração dos recursos hídricos, tanto no aspecto quantitativo, quanto no aspecto qualitativo. Nesse contexto, surge o objeto de estudo deste trabalho, que visa identificar e quantificar o aporte de cargas poluentes pontuais, mediante um problema inverso, despejadas nas margens de cursos fluviais sem que necessariamente tenha-se conhecimento da sua forma funcional. A modelagem matemát...
Desenvolvimento de um método numérico de matriz resposta linear para cálculos bidimensionais em geometria cartesiana de transporte de nêutrons na formulação de ordenadas discretas
Na tese é apresentado o método Matriz Resposta - Linear Linear Nodal (RM-LLN) para resolver problemas de transporte de partículas neutras de fonte fixa, um grupo de energia e espalhamento isotrópico com aproximação de ordenadas discretas e em geometria retangular Cartesiana. O método RM-LLN é baseado na análise espectral das equações nodais integradas transversalmente, em que os termos de dispersão são tratados analiticamente e os termos de fuga transversal são aproximados por polinômios de L...
Modelagem computacional de problemas de biotransferência de calor empregando transformações integrais, metamodelos e inferência Bayesiana
Esta tese aborda o processo de transferência de calor em tecidos biológicos, modelado pela equação de Pennes, com parâmetros espacialmente variáveis ao longo da espessura total do tecido. O objetivo principal é analisar a solução do problema direto obtida pela Técnica da Transformada Integral Generalizada com formulação em domínio único e do problema inverso de estimação de parâmetro mediante o Método de Monte Carlo com Cadeias de Markov via algoritmo de Metropolis-Hastings. Na solução do pro...
Análise de sinais eletroquímicos por mapas de difusão
Esta tese propõe um uso inovador no estudo de sinais eletroquímicos pela téc- nica de redução de dimensionalidade não linear conhecida como mapas de difusão. Os mapas de difusão conseguem descobrir padrões em conjuntos de dados, agrupando-os e considerando diversas escalas para classificação. A redução de dimensionalidade foi aplicada inicialmente a imagens digitais, mostrando a capacidade de organizar objetos e revelando a potencialidade desta técnica para tratar dados. Além de fornec...
Modelagem e simulação do escoamento de películas finas em superfícies sólidas
O presente trabalho visou o estudo e implementação de esquemas numéricos para uma classe de problemas modelados por equações diferenciais parciais de alta ordem, as quais são não lineares. Os problemas considerados surgem em teoria da lubrificação, onde películas finas constituídas de fluidos viscosos deslocam-se em contato com superfícies sólidas. Tais equações, em geral de quarta ordem, podem ser degeneradas. De fato, esses modelos podem apresentar termos singulares adicionais de segun...
Simulação numérica do escoamento trifásico em reservatórios de petróleo
O modelo físico-matemático para escoamento trifásico em meios porosos é composto por ao menos três equações diferenciais parciais, podendo conter heterogeneidades e não linearidades que dificultam a sua solução. Por conta das variadas formas de acoplar as equações e de lidar com as não linearidades, é possível obter a solução para esse modelo de diferentes formas. Neste trabalho, as formas mais tradicionais (IMPES e totalmente implícito) são revisadas a partir da discretização do modelo com o...
Desenvolvimento de modelos de dano coesivo modificados para juntas coladas submetidas a fluência em modo II
Adesivos poliméricos apresentam comportamento viscoso quando submetidos a carregamentos constantes, resultando em deformações permanentes desses materiais. A fluência tem significativa influência nas propriedades mecânicas e coesivas das juntas adesivas, porém esta influência não é considerada nos modelos disponíveis na literatura que visam simular o comportamento mecânico das juntas coladas. Os modelos de dano coesivo (MDC) são vastamente utilizados na modelagem de juntas coladas em con...
Estimando parâmetros de interação binária para a equação de Peng-Robinson via otimização multiobjetivo: um estudo com a regra clássica de mistura de Van Der Waals
As equações de estado cúbicas, apesar de sua simplicidade matemática, têm se mostrado muito versáteis na simulação de modelos termodinâmicos. Elas são capazes de representar a continuidade entre as fases fluidas e, consequentemente, podem ser usadas para representar equilíbrio líquido-vapor (ELV ) de substâncias puras e misturas. Ao longo do tempo, estas equações ganharam enorme aceitação na indústria petrolífera, como um modelo robusto e confiável, para prever ELV de sistemas em alta pressã...
Viscoelasticidade não-local em dinâmica de estruturas: modelagem, calibração, seleção e validação de modelos
Nesta tese, modelos contínuos viscoelásticos não-locais são abordados para a descrição do comportamento dinâmico de nanoestruturas e problemas inversos de estimação de parâmetros e seleção de classes de modelos são propostos e solucionados por inferência Bayesiana. Nanoestruturas, em aplicações para sistemas nano-eletromecânicos, são afetadas por efeitos de escala e amortecimento por diversas causas. Uma vez que resultados experimentais são sempre, em algum nível, corrompidos por ruído e os m...
Análise direta e inversa da dinâmica de populações difusivas via transformações integrais, inferência bayesiana e modelo de erro de aproximação
Neste trabalho é apresentada a análise direta e inversa de um problema de dinâmica populacional bidimensional transiente na presença de armadilhas locais. Inicialmente o estudo populacional conduzido considerando a existência de apenas uma espécie para ser posteriormente ampliado para um sistema do tipo presa-predador. O problema direto formulado é solucionado utilizando uma abordagem híbrida via técnica de transformadas integrais generalizadas (GITT). Visando reduzir o custo computacional pa...
Solução de problemas inversos do modelo Bevilacqua-Galeão de difusão anômala com dependência espacial
O principal objetivo desta dissertação é a formulação e solução do problema direto e inverso para o modelo Bevilacqua-Galeão (BG) de difusão anômala. Para solução de ambos os problemas foi utilizado uma variação espacial para alguns parâmetros do modelo. Considerou-se a fração de substância livre, ou seja, a fração de substância disponível para difusão e também o parâmetro denominado coeficiente de reatividade, com variação espacial. Em relação ao problema direto, foi apresentada uma solução ...
Estimação de energia baseada em filtragem casada para um calorímetro operando em condições de empilhamento de sinais
A descrição e reprodução computacional de fenômenos são um desafio comum na área da Modelagem Computacional. No contexto da calorimetria de altas energias, a energia da partícula proveniente de colisões é absorvida e amostrada em forma de um sinal digitalizado. Em operação de alta taxa de eventos e luminosidade, o empilhamento de sinais pode ocorrer devido à alta ocupação dos canais de leitura do detector, tendo como consequência a distorção do sinal esperado. Neste contexto, este trabalho av...
Simulação numérica de escoamentos não-isotérmicos em reservatórios de óleo empregando um coprocessador e a API OpenMP
A simulação numérica do escoamento em reservatórios de petróleo se tornou, ao longo de décadas, uma ferramenta padrão aplicada pela indústria de óleo e gás para prever o comportamento de um campo produtor de hidrocarbonetos. Tendo em vista a redução do custo computacional dessas simulações, as quais, em geral, demandam mais tempo conforme o caso estudado se torna mais realístico, técnicas de computação de alto desempenho também tem sido utilizadas na simulação de reservatórios. Neste contexto...
Cálculos de criticalidade usando a equação de transporte de nêutrons multigrupo unidimensional na formulação das ordenadas discretas a partir da solução analítica local
A modelagem computacional referente aos cálculos de criticalidade em reatores nucleares se justifica atualmente, pois está diretamente relacionada com o funcionamento dos reatores de potência, opção energética viável para a atenuação de problemas referentes á questão do aquecimento global. Nesta tese, propomos e desenvolvemos duas metodologias determinísticas utilizando a solução analítica local para o cálculo do fator de multiplicação efetivo (kef f ) e da distribuição de potência num re...
Simulação do comportamento mecânico de placas volares de aço inoxidável e da liga de titânio Ti-6Al-4V
As fraturas na região distal do rádio são as lesões mais frequentes do corpo humano. O tratamento destas fraturas por meio do uso de placas volares tem se popularizando nas últimas décadas. O presente trabalho busca estudar, via elementos finitos, o comportamento mecânico de um sistema composto por um rádio fraturado, uma placa volar (uma de aço inoxidável 316L e outra de liga Ti-6Al-4V) e parafusos de fixação, aplicando-se cargas compressivas e trativas. Para a obtenção da geometria do rádio...
Otimização e estudo de casos na modelagem e simulação de processos de separação em leito móvel simulado com gradiente de solvente (LMS-GS)
Processos de separação por cromatografia são muito utilizados na indústria por serem capazes de separar componentes semelhantes em misturas, normalmente difíceis de separar por métodos físicos mais simples, podendo ser contínuos ou em batelada. Dentre os processos cromatográficos contínuos, o leito móvel simulado (LMS) surge como uma técnica que atua eficientemente em misturas de difícil separação, principalmente por operar em contracorrente sem exigir movimentação (real) da fase sólida. A té...