Navegando por Assunto "Elementos finitos"

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Acesso aberto (Open Access)
An analysis of total phosphorus dispersion in lake used as a municipal water supply
(Academia Brasileira de Ciências, 2015-09) LIMA, Romulo Correa; MESQUITA, André Luiz Amarante; BLANCO, Claudio José Cavalcante; SANTOS, Maria de Lourdes Souza; SECRETAN, Yves
Na cidade de Belém está localizado o sistema de abastecimento de água potável de sua região metropolitana, que inclui, além desta cidade, mais quatro municípios. Neste complexo de fornecimento hídrico encontra-se o lago Água Preta, que serve como um reservatório para as águas bombeadas do rio Guamá. Devido à grande importância deste lago para este sistema, vários trabalhos foram dedicados ao seu estudo, desde o monitoramento da qualidade de suas águas até a sua modelagem hidrodinâmica. Este artigo apresenta os resultados obtidos pela simulação computacional da dispersão de fósforo dentro deste reservatório a partir da solução numérica da equação bidimensional de advecção-difusão-reação pelo método θ/SUPG. A comparação destes resultados com os dados de concentração do fósforo total coletados no período de novembro de 2008 a outubro de 2009 e fotos de satélite apontam que os maiores poluidores das águas deste lago são os despejos de esgotos domésticos pela população que habita em suas proximidades. Os resultados obtidos indicam a necessidade de mais informações para analises quantitativas mais precisas. Entretanto, eles mostram que o fósforo trazido pelas águas do rio Guamá é consumido em uma área próxima do canal que transporta esta água para dentro do lago. Os depósitos de fósforo no fundo do lago devem ser monitorados para se verificar os seus comportamentos, prevenindo assim a qualidade da água mantida nele.
Acesso aberto (Open Access)
Análise numérica das distorções em soldas de topo do aço estrutural naval via elementos finitos
(Universidade Federal do Pará, 2024-12-12) MOTA, João Epifânio da; LAMEIRA, Pedro Igor Dias; http://lattes.cnpq.br/5391645898597252; https://orcid.org/0000-0001-8038-8276
Nesta pesquisa, uma das alternativas para a avaliação das distorções de soldagem foi o emprego de simulação via método computacional. A partir de então, foi desenvolvida uma análise numérica para determinar o campo de distorções transversais em juntas soldadas. As simulações numéricas foram realizadas por meio de um software comercial, ANSYS Workbench baseado no Método de Elementos Finitos (MEF). Foram inseridos os parâmetros de entrada, tais como: Corrente, tensão, velocidade de soldagem e temperatura inicial da chapa virtual. Nas simulações foram utilizadas uma chapa virtual do aço ASTM A36 soldadas pelos processos Flux-Cored Arc Welding (FCAW). Verificou-se a influência da geometria do tipo de chanfro “V”, “U” no rendimento térmico de soldagem, das restrições nas distorções das chapas e do aporte de calor. Embora estas simulações iniciais sejam comparativas qualitativamente, elas foram validadas com base em resultados da literatura, ou seja, possuem importância quantitativa. Porém, só foram verificados resultados específicos que apresentaram possibilidades de combinação de juntas de topo e fontes de calor no aço estrutural. Desta forma, foi fundamental estabelecer um método de análise sequencial para ajuste do modelo, que proporcionasse as principais características de um processo de soldagem (fonte de calor, geometria da junta, as propriedades termo dependentes do aço A36). Os resultados da análise demonstraram boa aproximação e concordância com os trabalhos da literatura analisados tanto para os campos de temperatura, quanto para as deformações
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Análise termoelástica experimental e computacional por elementos finitos da parede externa em concreto armado de um forno de cozimento de anodo
(Universidade Federal do Pará, 2004-12-16) TEIXEIRA, Marcelo Rassy; SOUZA, Remo Magalhães de; http://lattes.cnpq.br/1995895693959225
Nesta dissertação foi desenvolvido um estudo sobre o comportamento de uma estrutura em concreto armado submetida a elevadas variações térmicas. A estrutura analisada consiste na parede externa de um forno de cozimento de anodo utilizado na produção de Alumínio, e está submetida a variações térmicas de cerca de 125C devido à própria operação do forno. As motivações principais para o estudo foram a ocorrência de grandes deformações e o surgimento de fissuras na estrutura, o que poderia provocar a inutilização do forno. O objetivo do trabalho foi a investigação das causas destas patologias, assim como o estabelecimento de propostas para reforço da estrutura. Para isso, foram realizados estudos experimentais e computacionais do comportamento da estrutura. Inicialmente, a estrutura foi monitorada utilizando-se transdutores de deslocamento e sensores de temperatura (termopares), conectados a um sistema de aquisição de dados para obtenção e armazenamento automática das amostras ao longo do tempo. Em seguida, foram desenvolvidos modelos computacionais em Elementos Finitos com auxilio do programa computacional Algor, para determinação da distribuição de temperatura e as correspondentes tensões e deformações de origem térmica na estrutura. Nestes estudos, foram realizadas análises estacionárias e transientes de condução de calor, seguidas de análises de tensões de origem térmica. Como conclusão do estudo, tem-se que a metodologia proposta para a solução do problema foi bastante satisfatória, solucionando o problema de forma precisa, porém econômica.
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Método dos elementos finitos aplicado para cálculo de campos eletromagnéticos excitados por descargas parciais em hidrogerador
(Universidade Federal do Pará, 2025-03-07) LOPES, Nathan Mastrange; DMITRIEV, Victor Alexandrovich; http://lattes.cnpq.br/3139536479960191; https://orcid.org/0000-0002-7715-7300; OLIVEIRA, Rodrigo Melo e Silva de; http://lattes.cnpq.br/4768904697900863; VIEIRA, João Paulo Abreu; ZAMPOLO, Ronaldo de Freitas; ALCANTARA, Licinius Dimitri Sá de; http://lattes.cnpq.br/8188999223769913; http://lattes.cnpq.br/9088524620828017; http://lattes.cnpq.br/9588130677160311; xxx; https://orcid.org/0000-0002-2460-3135; xxx
Este trabalho tem como objetivo desenvolver e simular numericamente um modelo tridimensional de um hidrogerador sujeito à ocorrência de descarga parcial (DP) e analisar os resultados obtidos para a voltagem e o campo induzidos. Para isso, foi elaborado um modelo eletromagnético baseado no método dos elementos finitos, representando um setor de doze graus angulares de um hidrogerador da usina de Campos Novos. As propriedades do modelo foram selecionadas para refletir com precisão as características físicas da máquina real. A definição dos parâmetros do núcleo magnético do estator teve como referência um estudo sobre perdas e mecanismos de desgaste no material utilizado no núcleo estatórico de hidrogeradores, permitindo a seleção da permeabilidade magnética adequada para uma simulação linear. Para a simulação da DP no modelo numérico, foi introduzida uma pequena fonte de corrente unitária para representar o canal de descarga, em duas posições diferentes sobre uma das espiras do estator, utilizando uma frequência de 40 MHz. Para o cálculo da voltagem induzida, foram calculadas integrais de linha do campo elétrico entre o piso aterrado do recinto e diferentes pontos das espiras. Os resultados obtidos indicaram mecanismos de propagação de onda eletromagnética no ambiente do hidrogerador, com o núcleo magnético do estator atuando como guia para o campo induzido e as barras estatóricas funcionando como blindagem. Observou-se que as voltagens induzidas foram de maior intensidade nas espiras mais próximas das DPs, o que sugere que essa metodologia pode ser utilizada para a localização de descargas parciais.
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Modelagem numérica de dados MCSEM 2.5-D
(Universidade Federal do Pará, 2012-04-20) SILVA, Hilton Farias da; SILVA, Marcos Welby Correa; http://lattes.cnpq.br/3213216758254128
Este trabalho trata da implementação da modelagem numérica de dados Marine Controlled Source Electromagnetic (MCSEM) 2.5-D aplicado a exploração de hidrocarbonetos em ambiente horizontalmente estratificado. Para elaborarmos a formulação matemática fizemos a decomposição dos campos em primário e secundário. O primeiro foi obtido utilizando os potenciais de Schelkunoff e o secundário usando o método dos elementos finitos. Este problema foi resolvido no domínio da frequência espacial. Encontrado o campo secundário utilizamos, mais uma vez, a transformada de Fourier para obter os campos secundários no domínio (x; y; z) então obtemos, finalmente, o campo total pela soma dos campos secundários e primário. A partir do campo total podemos avaliar a influência de um reservatório de hidrocarbonetos em um ambiente estratificado e inferir a extensão lateral.
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Otimização computacional da técnica de elementos finitos para o modelamento geofísico eletromagnético
(Universidade Federal do Pará, 1991-11-25) BATISTA, Lurimar Smera; PORSANI, Milton José; http://lattes.cnpq.br/1428637808064409
A técnica dos elementos finitos é notável pela sua flexibilidade em resolver numericamente as equações diferenciais para os campos eletromagnéticos secundários, gerados por modelos com geometria complexa. Entretanto, a aplicabilidade desta técnica para o modelamento eletromagnético de estruturas 2D e 3D, requer a solução de esparsos sistemas de equações lineares, constituídos de mais de 10 ³ parâmetros. Consequentemente, o custo computacional para obtenção dessas soluções representam a principal limitação da técnica dos elementos finitos. Com o objetivo de resolver eficientemente os sistemas de equações gerados pela técnica dos elementos finitos, quatro diferentes métodos de solução de sistemas são implementados e estudados. Inicialmente é utilizado o conhecimento prévio do campo eletromagnético nas fronteiras da malha para reduzir a ordem do sistema de equações. Em seguida é explorada a abundante presença de zeros e o bandeamento da matriz dos coeficientes, para remover as operações computacionais associadas aos elementos nulos. Este procedimento permitiu selecionar o método de decomposição LU como o mais eficiente para resolver o sistema de equações resultante da técnica dos elementos finitos. O algoritmo foi implementado e testado para o modelamento magnototelúrico 2D e 3D, sendo utilizados os modelos da falha vertical e do prisma. Os resultados numéricos foram comparados com os obtidos a partir da solução analítica para o modelo da falha vertical 2D e 3D. A concordância entre esses resultados confirma a eficiência e a aplicabilidade do algoritmo otimizado.
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Transporte de ozônio em hidrogerador de 311 mva: modelagem fluidodinâmica tridimensional de máquina elétrica dos elementos finitos. através do método
(Universidade Federal do Pará, 2024-02-29) GIROTTO, Gustavo Gaspar; OLIVEIRA, Rodrigo Melo e Silva de; http://lattes.cnpq.br/4768904697900863
Neste trabalho, é desenvolvido um modelo numérico tridimensional de fluidodinâmica para uma única unidade geradora de 311 MVA de uma usina hidrelétrica, utilizando o método dos elementos finitos. O objetivo é estudar e compreender os mecanismos de transporte de ozônio dentro da estrutura da máquina elétrica geradora fechada. O ozônio é produzido por descargas parciais relacionadas a falhas nas barras estatóricas. Para analisar o transporte de ozônio a partir de fontes localizadas, é desenvolvido e apresentado pela primeira vez um modelo fluidodinâmico tridimensional de um hidrogerador em operação. O modelo possui um alto nível de detalhes geométricos. Além disso, uma nova proposta para simplificar a modelagem de radiadores é implementada e validada. A estrutura modelada é baseada em uma máquina elétrica do hidrogerador de Campos Novos e consiste em 378 barras estatóricas do tipo bobina feitas de cobre revestido por mica e, mais externamente, por uma camada de revestimento semicondutor. Outras partes também são representadas, incluindo o núcleo estatórico e direcionadores de ar feitos de aço inoxidável, radiadores de cobre, o rotor com sua superfície de epóxi, e o piso e paredes externas de concreto. No modelo de dinâmica de fluidos, uma malha de elementos finitos foi projetada para representar as regiões de ar dentro do hidrogerador e as superfícies dos materiais que reagem com o ozônio (com suas respectivas taxas de reação), onde o fluxo de ar e o transporte de ozônio são modelados usando as equações de Navier-Stokes e a lei de conservação de massa. As fontes de descargas parciais são representadas por fontes de ozônio com formas prismáticas, posicionadas nas superfícies das barras estatóricas. As concentrações de ozônio foram calculadas dentro e ao redor da máquina geradora. O raio do rotor é de 3,8075 m e sua frequência de rotação é de 200 RPM. A velocidade do ar radial devido à ventilação interpolar também é considerada (2,2 m/s, conforme verificado experimentalmente no local). A velocidade radial nas proximidades dos radiadores é de 3 m/s. Concluiu-se que o perfil de transporte de ozônio é influenciado pela posição da fonte nas barras estatóricas, de modo que determinar a localização da fonte é possível e depende da determinação das áreas de concentração máxima locais e globais de ozônio nos radiadores.