Modelagem e simulação para engenharia de sistemas

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MetadadosDescriçãoIdioma
Autor(es): dc.contributorVargas, Jose Viriato Coelho-
Autor(es): dc.contributorOrdonez, Juan Carlos-
Autor(es): dc.contributorMariano, André Bellin-
Autor(es): dc.contributorUniversidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduaçao em Engenharia de Materiais e Processos-
Autor(es): dc.creatorDilay, Emerson-
Data de aceite: dc.date.accessioned2019-08-22T00:16:30Z-
Data de disponibilização: dc.date.available2019-08-22T00:16:30Z-
Data de envio: dc.date.issued2014-01-10-
Data de envio: dc.date.issued2014-01-10-
Data de envio: dc.date.issued2013-
Fonte completa do material: dc.identifierhttp://hdl.handle.net/1884/34417-
Fonte: dc.identifier.urihttp://educapes.capes.gov.br/handle/1884/34417-
Descrição: dc.descriptionResumo: Este trabalho propõe uma formulação matemática simplificada para modelagem e simulação de sistemas de engenharia. A modelagem e simulação a nível de componente é extensamente discutida na literatura. Contudo, a modelagem a nível de sistema, necessária para a otimização global do sistema, ainda é pouco explorada, e representa ainda um desafio a ser vencido. Uma modelagem simplificada em uma malha que impõe uma dependência espacial artificial é utilizada aqui no desenvolvimento de um aplicativo computacional capaz de representar o comportamento de diversos sistemas. O domínio do sistema é dividido em elementos de volume. Para cada elemento de volume, representando um volume de controle da Termodinâmica Clássica, são escritas as equações de conservação de energia e massa. São utilizadas correlações empíricas de transferência de calor e massa. As propriedades dentro de cada elemento são tidas como homogêneas e não dependem do espaço. A dependência espacial é artificial e imposta pela malha. No caso de haver escoamento, este é calculado a priori aproximadamente e depois imposto ao sistema. A representação de todo um sistema por uma malha de elementos de volumes centrados de caráter essencialmente heterogêneo representa um dos aspectos inéditos deste trabalho. Para demonstrar a aplicabilidade da metodologia desenvolvida foram modelados e simulados três diferentes sistemas: i) acondicionamento de eletrônicos de potência tipo PEBB (Power Electronic Building Block), ii) navio inteiramente elétrico e, iii) fotobiorreator para produção de biomassa a ser utilizada na fabricação de biodiesel. O fluxo luminoso incidente nos tubos do sistema fotobiorreator foi avaliado com um algoritmo de ray tracing inovador. Foi realizado um conjunto de experimentos de laboratório com o acondicionamento PEBB. Estes dados ajustaram e validaram o modelo. No caso do navio, na impossibilidade de realizar experimentos, foi feita uma análise transiente do comportamento térmico com uso do modelo validado experimentalmente para o PEBB. Os resultados da simulação do sistema fotobiorreator foram comparados com resultados experimentais levantados nos protótipos que foram construídos no laboratório do NPDEAS/UFPR obtendo boa concordância qualitativa e quantitativa. O modelo proposto foi capaz de prever de forma rápida os perfis de temperatura, umidade relativa e frações mássicas de diferentes espécies em crescimento em fotobiorreator. A altura do fotobiorreator foi otimizada demonstrando as possibilidades de uso prático do modelo, notando que o ótimo encontrado é bastante acentuado, apresentando uma variação de até 400% na produtividade dentro da faixa de valores testados para a altura do fotobiorreator que foi de 1 a 16 metros.-
Formato: dc.formatapplication/pdf-
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Palavras-chave: dc.subjectTeses-
Título: dc.titleModelagem e simulação para engenharia de sistemas-
Tipo de arquivo: dc.typelivro digital-
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