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Dinâmica dos Fluidos Computacional (4 créditos, 60 horas)
Ementa: Teorema do Transporte de Reynolds: equação da continuidade, equação do momento, equação da energia. Noções de instabilidade e turbulência e modelos de turbulência. Uso de software CFD para modelagem de problemas de térmica e de fluidos: pré-processamento, geração de malhas numérica e condições de contorno; processamento e controle de convergência; pós-processamento e visualização de resultados em 2D e 3D.
Escoamento Bifásico Fluido-Sólido (4 créditos, 60 horas)
Ementa: Propriedades de particulados e grãos. Fluidização. Escoamento bifásico gás-sólido. Escoamento bifásico líquido-sólido. Análise de tensão em meio granular. Interações em meio granular. Modelagem discreta de elementos.
Escoamento de Sólidos e Método dos Elementos Discretos (4 créditos, 60 horas)
Ementa: Propriedades de sólidos a granel; análise de tensões e meio granular; princípios de ensaios de cisalhamento; propriedades e caracterização do escoamento de sólidos; aspectos práticos dos ensaios de cisalhamento em sólidos a granel. Tensões em silos; dimensionamento de silos; interações em meio granular. Introdução ao método dos elementos discretos; modelagem de forças de contato para aplicação ao método DEM; aplicações com os softwares EDEM e Bulk Flow Analyst.
Escoamentos Turbulentos (4 créditos, 60 horas)
Ementa: Caracterização da turbulência; ferramentas estatísticas; escalas da turbulência; teoria básica; modelos clássicos de escoamentos; modelos de viscosidade turbulenta; modelos de transporte para as tensões de Reynolds; situações especiais de modelação.
Estimação de Parâmetros e Planejamento de Experimentos (4 créditos, 60 horas)
Ementa: Métodos diretos de estimativa de parâmetros, regressão não linear, interpretação e análise dos resultados: matriz de covariância, intervalos de confiança e testes estatísticos. Projeto sequencial de experimentos: critérios de discriminação entre modelos. Critérios de estimação de parâmetros de um modelo de critérios mistos. Exemplos aplicados a escoamentos multifásicos.
Fundamentos do Escoamento Multifásico (4 créditos, 60 horas)
Ementa: Revisão de escoamento monofásico. Variáveis básicas do escoamento bifásico. Padrões e mapas de fluxos multifásicos. Balanços unidimensionais de massa, quantidade de movimento e energia em fluxo bifásico. Modelos cinemáticos: homogêneo, fases separadas, deslizamento. Correlações para cálculo de perda de carga e fração volumétrica em fluxo multifásico.
Gaseificação de Biomassa (4 créditos, 60 horas)
Ementa: Termodinâmica da gaseificação; cinemática da gaseificação e Teoria de Reatores; caracterização da biomassa; processos de gaseificação; projeto de gaseificadores; aplicações; processos acessórios; avaliação econômica; questões ambientais e segurança.
Introdução a Combustão (4 créditos, 60 horas)
Ementa: Termoquímica. Cinética química. Modelos de reatores. Transferência de massa. Chamas laminares pré-misturadas. Chamas difusas laminares com reagentes na fase gasosa. Combustão de líquidos. Chamas turbulentas pré-misturadas. Chamas turbulentas difusas. Queima de sólidos. Emissão de poluentes.
Mecânica dos Fluidos (4 créditos, 60 horas)
Ementa: Teoria do Escoamento de Fluidos Perfeitos: conceito de função corrente. As equações de Navier-Stokes. Exemplos de soluções analíticas das equações do movimento. Escoamentos laminares e turbulentos. Introdução à teoria de camada limite- escoamentos compressíveis.
Métodos de Programação Científica (4 créditos, 60 horas)
Ementa: Linguagem de programação; prática de programação científica com desenvolvimento em FORTRAN 90/95; prática de programação científica com o software MATLAB; programação orientada a objetos; prática de programação científica orientada a objetos com desenvolvimento nas linguagens FORTRAN 90/95 e MATLAB.
Métodos Experimentais (4 créditos, 60 horas)
Ementa: Conceitos básicos em experimentos; técnicas de medição em sistemas térmicos e fluidos; análise dinâmica de instrumentos; respostas de sistemas de medição; teoria de erros e incertezas; análise de dados experimentais; sistema de aquisição de dados.
Métodos Numéricos (4 créditos, 60 horas)
Ementa: Classificação física dos problemas, problemas de equilíbrio (PVC); Problemas com Evolução Temporal (PVI); algumas importantes da Física-Matemática. Classificação matemática das equações diferenciais parciais (EDPs). Método de diferenças finitas: diferenciais finitas, representação de diferenças de uma EDP; o uso do volume de controle; propriedades dos esquemas de diferenciais finitas: consistência, estabilidade, convergência; erros envolvidos em situações numéricas de EDPs; análise de estabilidade de Fourier ou Von Neumann; métodos para solucionar sistemas de equações algébricas. Métodos diretos: Regra de Cramer, eliminação de Gauss, decomposição LU, distemas triangulares – o algoritmo de Thomas. Métodos Interativos: Métodos de Jacobi e Gauss- Seidel, os métodos SOR; os métodos gradiente conjugados; Método interativo de Newton-Raphson para sistemas não lineares; Aplicações de diferenciais finitas em EDPs: equação da onda, equação de condução de calor, equação de Laplace, equação de Burgers (escoamento inviscido), equação de Burgers (escoamento viscoso). Sistemas parabólicos unidimensional: método simples explícito; método simples implícito; método de Cranck-Nicolson; métodos combinados; simetria cilíndrica e esféricas; sistemas parabólicos em 2 e 3 dimensões: método simples explícito, métodos combinados, método ADI, método ADI, método ADE, método Upwind modificado. Sistemas elípticos: difusão em estado estacionário, campo de velocidade em duas dimensões, campo de temperatura em duas dimensões. Sistemas hiperbólicos: equação de convecção hiperbólica (eq. da onda), equação de condução de calor hiperbólica.
Modelagem de Turbinas de Eixo Horizontal (4 créditos, 60 horas)
Ementa: Introdução à aerodinâmica de turbinas; Teoria do Disco Atuador, Teoria BEM, Teoria BEM com rotação na esteira; as correções de Prandtl e Glauert; turbinas com difusores; modelagem dinâmica do trem de potência de turbinas de eixo horizontal. O efeito da cavitação.
Motores de Combustão Interna (4 créditos, 60 horas)
Ementa: Projeto de motores e parâmetros operacionais. Modelos ideais para ciclos reais. Admissão e exaustão de gases. Combustão em motores com ignição a centelha. Combustão em motores com ignição a compressão. Formação de poluente controle. Transferência de calor em motores. Características operacionais de motores.
Técnicas de Medidas Experimentais (4 créditos, 60 horas)
Ementa: Conceitos básicos em experimentos; análise dinâmica de instrumentos; respostas de sistemas de medição; teoria de erros e incertezas; análise de dados experimentais; sistema de aquisição de dados.
Termodinâmica Avançada (4 créditos, 60 horas)
Ementa: Introdução; escopo da termodinâmica clássica, geração de entropia. Princípios Básicos: primeira lei para sistemas e volumes de controle, segunda lei e princípios de máximo e mínimo, primeira e segunda leis combinadas, disponibilidade e exergia, conceito de disponibilidade aplicada em um ciclo termodinâmico. Relações entre propriedades termodinâmicas; relação fundamental, equação de Gibbs Duhem, relações de Maxwell, tabelas de Brigdman e método do Jacobiano, propriedades molares parcial, mistura de gases, equações de estado e cálculo de propriedades para líquidos e gases; Sistemas Multifásicos. Continuidade entre estados, diagrama de Andrew, teoria de J. Thomson e relação de Clapeyron; diagrama de fase, regra de Gibbs, cálculo de propriedades para sistemas multifásicos; Sistemas Reativos: reações químicas, estequiometria, equilíbrio químico: afinidade e constante de equilíbrio, irreversibilidade de reações químicas, combustão, primeira e segunda leis, temperatura adiabática e efetiva de chama, dissociação química. Exergia e Geração de Entropia: estados de referência, exergia física e química; cálculo da exergia de combustíveis, geração de entropia em escoamento de fluidos e transferência de calor. Análise Exergética de Sistemas Térmicos: ciclos de potência a vapor, ciclos de turbina a gás, ciclos de refrigeração, sistemas de condicionamento de ar, secagem, processos metalúrgicos, trocadores de calor, fundição; Termoeconomia: princípios básicos, exergia e custos, otimização.
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