C-MAST - Center for Mechanical and Aerospace Science and Technologies
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Historically, the research unit “CAST – Centre for Aerospace Science and Technologies” was created in 1994 by a small group of aerospace engineers. Now we became a Reasearch Center developing studies in Energy, Mechanical and Aerospace Engineering with a wide spectrum of areas, from Astrodynamics to Technological Forecasting.
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- Comparação das simulações numéricas obtidas por códigos comerciais de Fluidos ComputacionalPublication . Gaspar, Pedro Dinis; Barroca, Rui Filipe; Pitarma, Rui A.O objectivo deste trabalho consiste na confrontação dos resultados numéricos obtidos por pacotes comerciais de software de Dinâmica de Fluidos Computacional. Assim, pretende-se estabelecer uma perspectiva sobre as vantagens e desvantagens inerentes a cada um destes. A importância desta comparação prende-se com a crescente aceitação da simulação numérica de fenómenos físicos de dinâmica de fluidos, graças à evolução dos modelos matemáticos que os retratam, dos meios computacionais e dos casos de validação de resultados.
- Modelação numérica do desempenho térmico de equipamentos expositores refrigeradosPublication . Gaspar, Pedro Dinis; Miranda, Alexandre; Pitarma, Rui A.Em Portugal tem-se assistido ao agravamento do consumo energético no sector comercial, estando a sua natural expansão associada ao aumento de equipamentos electromecânicos e níveis mais exigentes de iluminação. O consumo energético de qualquer estabelecimento comercial de produtos alimentares reparte-se, genericamente, pela iluminação, sistemas AVAC, compressores, condensadores e balcões frigoríficos. Face à presente evolução tecnológica, qualquer uma destas componentes é passível de ser optimizada de modo a reduzir a carga energética destes estabelecimentos. Assim, revela-se fundamental a disponibilização de meios e instrumentos de cálculo para melhorar a performance energética do sector e sua incidência no domínio ambiental. O objectivo geral do trabalho consiste num estudo numérico do desempenho térmico de equipamentos expositores refrigerados, através da previsão e visualização das características dos campos de velocidade e de temperatura do ar, que permita tecer orientações sobre alterações de projecto a efectuar. A circulação complexa do ar e a transmissão de calor são modelados com o código de dinâmica de fluidos computacional Phoenics. O modelo foi aplicado a um caso prático concreto, sendo apresentadas previsões numéricas para uma configuração típica de funcionamento.
- Estudo numérico do escoamento de ar e do desempenho térmico de equipamentos expositores refrigeradosPublication . Gaspar, Pedro Dinis; Miranda, Alexandre; Pitarma, Rui A.A necessidade crescente de produtos alimentícios frescos nas vastas áreas urbanas revela a preponderância da refrigeração comercial. Este facto reflecte-se pela necessidade de preservar os produtos perecíveis ao mais alto nível de qualidade. O crescimento de consumo energético no sector comercial encontra-se directamente associado à expansão de equipamento electromecânicos de refrigeração. Dada a presente evolução tecnológica, esta componente é susceptível de ser reduzida, pelo que é fundamental assegurar meios e instrumentos de cálculo para melhorar o desempenho energético do sector, bem como a sua incidência no campo ambiental. O objectivo geral deste trabalho consiste no estudo numérico do escoamento de ar e do desempenho térmico na região interior de equipamentos expositores refrigerados abertos, através da previsão do escoamento turbulento não isotérmico e do campo de temperaturas. Com o conhecimento destas características pretendese sugerir alterações da configuração geométrica que poderiam melhorar as distribuições de velocidade e temperatura. A complexa circulação do ar e a transmissão de calor são modeladas com código de dinâmica de fluidos computacional - Phoenics. Foi efectuado um estudo experimental de validação dos resultados numéricos. O modelo foi aplicado a um caso prático, sendo apresentadas previsões numéricas para uma configuração típica de funcionamento.
- Modelação de problemas AVAC-R com códigos de DFCPublication . Gaspar, Pedro Dinis; Barroca, Rui Filipe; Pitarma, R. A.A modelação computacional constitui hoje em dia uma poderosa ferramenta de cálculo para projecto, permitindo antecipar e/ou corrigir problemas no domínio da engenharia de climatização e da refrigeração. Neste artigo descrevem-se e comparam-se, sucintamente, dois pacotes comerciais de Dinâmica de Fluidos Computacional (DFC), que os autores desta comunicação têm vindo a adaptar para descrever o escoamento tridimensional e turbulento do ar, a transferencia de calor e a distribuição da concentração de espécies em espaços climatizados ou refrigerados. Estudos experimentais complementares têm permitido validar os modelos computacionais propostos, evidenciando as suas potencialidades para aplicações de engenharia. Como exemplo, são apresentadas e discutidas previsões numéricas resultantes da aplicação dos modelos a casos de estudo concretos.
- Equilibria of Multibody Chain in Orbit PlanePublication . Guerman, AnnaWe study equilibria of a multibody system in the orbit plane within the framework of a model of n + 1 material points connected by n light rods into an n-link chain. The junctions are spherical hinges. The center of mass of the system moves along a circular orbit. The equilibrium equations are reduced to a fairly simple form that enables their analysis.We find all the equilibria of an n-link chain in the orbit plane and prove that each rod can occupy one of the following three positions: it can be directed along the tangent to the orbit of the center of mass of the chain; it can be a member of a group of adjacent vertical rods, being the center of mass of this group situated on the tangent to the orbit; and, finally, an oblique orientation is possible if the rod joins either two vertical groups of rods or the end of a vertical group with the tangent to the orbit. It is shown that the number of equilibria does not exceed 2^(2n). We include the analysis of two examples (three- and four-link chains) and represent the schemes of all the realizable equilibria in these cases.
- Optimização numérica de expositores refrigerados abertosPublication . Gaspar, Pedro Dinis; Miranda, Alexandre; Pitarma, Rui A.O objectivo geral deste trabalho consiste no estudo numérico do desempenho térmico de equipamentos de refrigeração fazendo uso do código de DFC – PHOENICS®. Um estudo experimental complementar foi desenvolvido com o propósito de caracterizar as condições de fronteira e validar as previsões numéricas. São apresentados e discutidos os resultados numéricos correspondentes a simulações efectuadas para optimizar o desempenho térmico da unidade ensaiada. As previsões obtidas permitem evidenciar a aptidão do modelo computacional para o desenvolvimento futuro deste tipo de equipamentos.
- Estudo comparativo do desempenho de códigos de DFC na modelação de equipamentos expositores de refrigeração abertosPublication . Gaspar, Pedro Dinis; Miranda, Alexandre; Pitarma, Rui A.De um modo progressivo os mais variados estudos no domínio da Engenharia têm vindo a apoiar-se, numa fase de pré-projecto ou de apoio ao projecto, nas previsões numéricas obtidas por códigos de Dinâmica de Fluidos Computacional (DFC). No entanto, as previsões numéricas obtidas por estes códigos têm associadas algum grau de incerteza, quer seja pela definição dos modelos físicos em causa, quer pelas especificações e posteriores simplificações dos modelos matemáticos e numéricos que traduzem os diversos fenómenos físicos. Neste artigo é genericamente avaliado e comparado o desempenho de dois modelos computacionais construídos com códigos comerciais de DFC (PHOENICS® e FLUENT®), mediante a confrontação das previsões numéricas das características térmicas de um equipamento refrigerado aberto com resultados experimentais obtidos pelos autores. Deste modo, pretende-se avaliar a robustez dos modelos computacionais desenvolvidos, assim como expor as vantagens e desvantagens intrínsecas de cada código, nomeadamente a facilidade de utilização, versatilidade, estrutura e metodologia de cálculo, além de evidenciar na globalidade as suas potencialidades e aplicabilidade.
- Esquemas de discretização em escoamentos com regime de convecção mistaPublication . Gaspar, Pedro Dinis; Pitarma, Rui A.A validade das simulações numéricas desenvolvidas para prever os fenómenos físicos relevantes nos mais diversos campos de engenharia, depende em grande parte dos métodos numéricos utilizados para a resolução dos modelos físico-matemáticos considerados. Neste campo, uma consideração importante em qualquer aplicação de Dinâmica de Fluidos Computacional (DFC) é a discretização dos termos convectivos das variáveis escalares e de quantidade de movimento nas equações de diferenças finitas - volumes finitos. A precisão, estabilidade e a independência da solução depende do esquema numérico usado para os referidos termos. Neste trabalho é considerado um estudo numérico e experimental dum equipamento expositor refrigerado, cujo modelo foi desenvolvido com o código de DFC – FLUENT®, sendo o escoamento bidimensional em regime estacionário e não isotérmico, coexistindo os regimes de convecção natural e forçada. Foram utilizados distintos esquemas de discretização, com diferentes ordens, na simulação do escoamento no equipamento mencionado. Assim, são analisadas e comparadas as previsões numéricas do campo da grandeza escalar relevante (temperatura) com os resultados experimentais, de modo a avaliar a influência do esquema de discretização utilizado na precisão da solução.
- Exercícios acompanhados: Conjunto inovador de funcionalidades de plataformas de e-LearningPublication . Guerman, Anna; Santos, Humberto; Gaspar, Pedro Dinis; Espírito Santo, AntónioNeste trabalho são apresentados os requisitos que foram identificados para a plataforma de e-Learning SAMURAI que está a ser desenvolvida no Departamento de Engenharia Electromecânica (DEM) e Faculdade de Ciências de Saude (FCS) da UBI, de modo a suportar um conjunto de funcionalidades necessárias aos novos métodos de ensino/aprendizagem, fazendo uso de tecnologias de informação. Com especial interesse é focada a estrutura do módulo de Exercícios Acompanhados elaborado com o objectivo de fornecer ao aluno durante o processo de ensino/aprendizagem uma série de problemas da disciplina em causa. Estes poderão ser realizados como elementos de estudo on-line, ou como exercícios de avaliação. Este módulo consiste na interligação de diversos blocos de geração de problemas (resultado numérico; escolha múltipla; texto/figura e paleta gráfica), com a possibilidade de disponibilização de uma ajuda multi-nível, bem como, pela apresentação de elementos estatísticos sobre o desempenho do aluno. No seguimento do modelo de e-Learning definido, este módulo apresenta-se como uma inovação no método de ensino/aprendizagem à distância, apresentando um vasto leque de vantagens para alunos, docentes e Universidade.
- Desempenho de modelos de turbulência em regime convectivo mistoPublication . Gaspar, Pedro Dinis; Pitarma, Rui A.A turbulência é um tipo de movimentação fluida instável e altamente irregular no espaço e no tempo, tridimensional, sempre rotacional e a números de Reynolds elevados, dissipativa e fortemente difusiva. Face à crescente utilização da simulação numérica para a previsão de escoamentos nos mais diversos campos de engenharia, foram desenvolvidos diversos modelos de turbulência com características próprias. De um modo geral, o grau de complexidade de cada modelo de turbulência depende das simplificações e das suposições que acarreta. Neste trabalho é considerado um estudo numérico dum equipamento expositor refrigerado, cujo modelo foi desenvolvido com o código de Dinâmica de Fluidos Computacional (DFC) – FLUENT®. O modelo físico-matemático tem por base as equações gerais que regem os escoamentos com transmissão de calor, assumindo-se o escoamento bidimensional, não isotérmico em regime estacionário, considerando-se o fluido como um gás ideal e com diversas propriedades calculadas através da teoria cinética de gases. O processo de transferência de calor envolve os regimes de convecção natural e forçada. O propósito do estudo é analisar e comparar as previsões do campo de temperaturas utilizando os seguinte modelos da turbulência: Spalart-Allmaras, k-ε padrão e k-ε RNG. As previsões numéricas são comparadas com resultados experimentais, referindo-se sucintamente os méritos e limitações de cada modelo.