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Transferência de calor em um silo armazenador de arroz: uma abordagem pelo método explícito das diferenças finitas para dois modelos transientes unidimensional e bidimensional
dc.creator | Toni, Pétra Thalía de | |
dc.date.accessioned | 2023-03-31T20:30:14Z | |
dc.date.available | 2023-03-31T20:30:14Z | |
dc.date.issued | 2022-12-13 | |
dc.identifier.citation | TONI, Pétra Thalía de. Transferência de calor em um silo armazenador de arroz: uma abordagem pelo método explícito das diferenças finitas para dois modelos transientes unidimensional e bidimensional. 2022. 109 f. Dissertação (Mestrado em Modelagem Matemática) – Instituto de Física e Matemática, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, 2022. | pt_BR |
dc.identifier.uri | http://guaiaca.ufpel.edu.br/handle/prefix/9206 | |
dc.description.abstract | Rice is one of the most consumed cereals in the world, being one of the most important crops in southern Brazil, however, it is a grain susceptible to thermal and mechanical damage and, mainly, to the attack of pests and fungi when subjected to inadequate temperature conditions. and humidity. Because of this, it needs a lot of care in its harvesting and post-harvesting processes, so that it reaches the consumer in good condition. Among these precautions is the need for careful storage in your silo, as poor storage can lead to irreparable damage to producers, such as total or partial loss of grain and, consequently, monetary loss. In this sense, mathematical modeling makes it possible to evaluate and predict within certain parameters, not free of errors, the internal temperature of a silo and, thus, to analyze the best preventive tool for the grain to maintain its ideal physical and nutritional properties. In this sense, through the relations of mathematical models, it is aimed to reduce the damages resulting from the bad conducts of the process related to the storage of the grain. Thus, the main objective of the present work is to model the heat transfer process by the explicit method of finite differences, applied to a prototype of a silo containing grains of paddy rice, and to compare the simulated data with the experimental ones in the literature. Seeking to carry out this comparison, two transient mathematical models will be presented, namely: one-dimensional and two-dimensional. In both models, the thermal diffusivity of the grains will be analyzed with mean and variable value (with grain moisture and temperature). The numerical simulations were obtained through the Google Collaboratory platform and, through these, the graphs between the approximations of order two and four were analyzed for the unidimensional model with thermal diffusivity with average value and, for approximation of order two the one-dimensional models with variable thermal diffusivity and two-dimensional models with mean and variable values. In addition, statistical indices, correlation coefficients and determination between observed and predicted temperatures were analyzed. The chosen methodology proved to be satisfactory, as the data obtained are close to literature data, adapting to the physical process of the system. In this sense, the methodology is of paramount importance for more complex problems, as in the case of variable thermal diffusivity, since for non-linear partial differential equations such resolution is not feasible analytically, which is the differential of the research. Furthermore, the statistical indices are close to the ideal values, with a very strong positive correlation for both cables of the one-dimensional and two-dimensional models (average and variable value). | pt_BR |
dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES | pt_BR |
dc.language | por | pt_BR |
dc.publisher | Universidade Federal de Pelotas | pt_BR |
dc.rights | OpenAccess | pt_BR |
dc.subject | Modelagem matemática | pt_BR |
dc.subject | Arroz | pt_BR |
dc.subject | Armazenagem de grãos | pt_BR |
dc.subject | Transferência de calor | pt_BR |
dc.title | Transferência de calor em um silo armazenador de arroz: uma abordagem pelo método explícito das diferenças finitas para dois modelos transientes unidimensional e bidimensional | pt_BR |
dc.title.alternative | Heat transfer in a rice storage silo: an explicit finite difference method approach for two-dimensional and two-dimensional transient models | pt_BR |
dc.type | masterThesis | pt_BR |
dc.contributor.authorLattes | http://lattes.cnpq.br/6889594147906826 | pt_BR |
dc.contributor.advisorLattes | http://lattes.cnpq.br/6324333547922986 | pt_BR |
dc.contributor.advisor-co1 | Furtado, Igor da Cunha | |
dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/9625380341591716 | pt_BR |
dc.description.resumo | O arroz e um dos cereais mais consumidos no mundo, sendo uma das culturas mais importantes no Sul do Brasil, porém, é um grão suscetível ao dano térmico, mecânico e, principalmente, ao ataque de pragas e fungos quando submetido a condições inadequadas de temperatura e umidade. Devido a isso, necessita de muitos cuidados em seus processos de colheita e pós-colheita, para que chegue em bom estado ao consumidor. Dentre esses cuidados, está a necessidade de um armazenamento cuidadoso em seu silo, pois uma má estocagem pode acarretar em prejuízos irreparáveis aos produtores, como perda total ou parcial dos grãos e, por consequência, prejuízo monetário. Nesse sentido, a modelagem matemática permite avaliar e prever dentro de certos parâmetros, não livre de erros, a temperatura interna de um silo e, assim, analisar a melhor ferramenta preventiva para que o grão mantenha suas propriedades físicas e nutricionais ideais. Nesse sentido, através das relações de modelos matemáticos, visa-se reduzir os danos provenientes das más conduções do processo relacionado a armazenagem do grão. Assim, o principal objetivo do presente trabalho é modelar o processo de transferência de calor pelo método explícito das diferenças finitas, aplicado a um protótipo de silo contendo grãos de arroz em casca, e comparar os dados simulados com os experimentais existentes na literatura. Buscando realizar essa comparação, apresentar-se-á dois modelos matemáticos transientes, sendo eles: unidimensional e bidimensional. Nos dois modelos, serão analisados a difusividade térmica dos grãos com valor médio e variável (com a umidade e a temperatura do grão). As simulações numéricas foram obtidas através da plataforma ´ Google Colaboratory e, por meio destas, foram analisados os gráficos entre as aproximações de ordem dois e quatro para o modelo unidimensional com difusividade térmica com valor médio e, para aproximação de ordem dois os modelos unidimensional com difusividade térmica variável e bidimensional com valor médio e variável. Além disso, foram analisados os índices estatísticos, os coeficientes de correlação e determinação entre as temperaturas observadas e a predita. A metodologia escolhida mostrou-se satisfatória, pois os dados obtidos aproximam-se dos dados da literatura, se adequando ao processo físico do sistema. Nesse sentido, a metodologia é de suma importância para problemas mais complexos, como no caso da difusividade térmica variável, uma vez que para equações diferenciais parciais não lineares não é viável tal resolução de forma analítica, sendo esse o diferencial da pesquisa. Ademais, os índices estatísticos são próximos aos valores ideais, tendo correlação positiva muito forte para ambos os cabos dos modelos unidimensional e bidimensional (valor médio e variável). | pt_BR |
dc.publisher.department | Instituto de Física e Matemática | pt_BR |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Modelagem Matemática | pt_BR |
dc.publisher.initials | UFPel | pt_BR |
dc.subject.cnpq | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::MATEMATICA | pt_BR |
dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
dc.contributor.advisor1 | Weymar, Guilherme Jahnecke |