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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.43.2017.tde-11052017-124107
Documento
Autor
Nome completo
Caio Martins Ramos de Oliveira
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2017
Orientador
Banca examinadora
Alencar, Adriano Mesquita (Presidente)
Lago, Claudimir Lucio do
Miranda, Caetano Rodrigues
Título em inglês
Fluid distribution optimization in porous media using leaf venation patterns
Palavras-chave em inglês
channel networks
Computational fluid dynamics
Fluid mechanics
leaf venations
Voronoi diagrams
Resumo em inglês
Several examples of nearly optimal transport networks can be found in nature. These networks effectively distribute and drain fluids throughout a medium. Evidence suggests that blood vessels of the circulatory system, airways in the lungs and veins of leaf venations are examples of networks that have evolved to become effective in their tasks while simultaneously being energy efficient. Hence, it does not come as a surprise that recent performance improvements of modern power generating devices occur due to the use of nature-inspired channel architectures. Guided by this observations, in this work, we investigate the application of visually realistic computer-generated leaf venation patterns to a type of photovoltaic device. We solve the flow through the device problem using Computational Fluid Dynamics (CFD) tools. Moreover, we attempt to develop experimentals models. Ultimately, we seek to single out the network properties that affect their performance.
Título em português
Otimização da distribuição de fluidos em meios porosos usando padrões de venações de folhas
Palavras-chave em português
diagramas de Voronoi
Dinâmica dos fluidos computacional
Mecânica dos fluidos
redes de canais
venação de folhas
Resumo em português
Diversos exemplos de redes de transporte quase ótimas podem ser encontradas na natureza. Essas redes distribuem e coletam fluidos através de um meio. Evidências sugerem que os vasos sanguíneos do sistema circulatório, as vias respiratórias nos pulmões e as veias das venações em folhas são exemplares de redes que evoluiram para se tornarem efetivas em suas tarefas sendo, ao mesmo tempo, eficientes energeticamente. Dessa forma, não chega a ser surpreendente que recentes melhorias de performance em dispositivos de geração de energia modernos ocorrem devido ao uso de arquiteturas de canais inspiradas na natureza. Guiados por estas observações, nesse trabalho, investigamos a aplicação de padrões de venações verossímeis geradas por computador em um tipo de dispositivo fotovoltaico. Resolvemos o problema de escoamento através do dispositivo usando ferramentas de Dinâmica de Fluidos Computacional (CFD). Além disso, procuramos desenvolver modelos experimentais. Em última instância, estamos em busca das propriedades da rede que afetam sua performance.
 
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CaioDissertation.pdf (3.16 Mbytes)
Data de Publicação
2017-05-11
 
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