Dando continuidade ao estudo referente à utilização de Dinâmica dos Fluidos Computacional (DFC) no ensino de física e engenharia, o presente trabalho visa analisar e comparar, com fins didáticos, soluções obtidas numericamente com soluções analíticas e empíricas, comumente apresentadas em sala de aula e de interesse de laboratórios de graduação, de problemas clássicos envolvendo dinâmica dos fluidos e transferência de calor. Neste estudo o foco maior foi dado a problemas de transferência de calor. Para o cálculo das soluções numéricas foi utilizado um dos softwares representantes do estado da arte de DFC, o ANSYS CFX 12.1. Os problemas escolhidos foram: convecção em placa plana em regime laminar, escoamento laminar em torno de um cilindro aquecido, escoamento interno turbulento em dutos circulares aquecidos e trocador de calor de tubos concêntricos. Estes problemas, aqui apresentados, foram escolhidos e resolvidos por alunos de graduação, avalizando a utilidade da DFC como ferramenta de aprendizado de fenômenos físicos.

Continuing the study on the use of Computational Fluid Dynamics (CFD) in physics and engineering teaching, the present work aims to analyze and compare, for didactic purposes, solutions numerically obtained against known analytical and empirical solutions, commonly presented in the classroom and in undergraduate labs, of classical problems involving fluid dynamics and heat transfer. In this study the main focus was pointed to heat transfer problems. For the numerical solutions computation, one of the Computational Fluid Dynamics (CFD) softwares that represent its state-of-the-art, ANSYS CFX 12.1 was employed. The chosen problems were: laminar heated plate convection, laminar flow around a heated cylinder, turbulent internal flow in heated circular ducts and concentric tubes heat exchanger. These problems were chosen and solved by undergraduate students, demonstrating the usefulness of CFD as a tool for learning physical phenomena.

RESUMO O objetivo deste trabalho foi utilizar a dinâmica de fluidos computacional (DFC) para avaliar as condições de higiene e conforto, em função dos níveis de temperatura e concentração de amônia (NH3) durante a noite, em galpões avícolas comerciais no Brasil e em países com climas tropicais e subtropicais. Para isto, foram utilizados quatro modelos com diferentes posições de altura, cortina com entrada e saída de ar adotando a tipologia de instalação aberta, sem isolamento térmico. O modelo em DFC validado não apresentou diferenças estatísticas com os dados experimentais, o que torna possível usá-lo para prever o comportamento dos quatro casos propostos. Este modelo pode ser usado para a melhoria da condição interna das instalações de aves durante a noite podendo, também, ser uma ferramenta importante para reduzir o consumo de energia e criar melhores condições para a produção de aves com idade superior a 21 dias de idade.

ABSTRACT The aim of this study was to use computational fluids dynamics (CFD) to evaluate hygiene and comfort conditions in function of temperature level and ammonia (NH3) concentration during the night in commercial poultry houses used in Brazil and countries with tropical and subtropical climates. Four models with different curtain heights and different air inlet and outlet positions were used, adopting the open building typology without thermal insulation. The validated CFD model did not present statistical differences from the experimental data, making it possible to use this model to predict the behavior in the four proposed cases. This model can be used to improve the internal conditions of the poultry facilities during the night and could be an important tool to reduce energy consumption and generate better conditions for animal production of chicks over 21 days old.

El entendimiento de la concentración y distribución de las emisiones de gases como el amoníaco (NH3) en instalaciones agrícolas es cada vez más importante debido a su efecto sobre la salud y la productividad de los animales y de los trabajadores. El objetivo de este estudio fue utilizar un modelo validado en Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) como herramienta para predecir la distribución de la concentración y flujos de NH3 en una instalación de pollos de engorde sin aislamiento térmico y con ventilación natural, típicamente encontrados en países tropicales y subtropicales. Los resultados de este estudio indicaron que la simulación con CFD se puede utilizar para predecir la distribución de concentraciones y flujo de NH3 dentro de instalaciones similares con vientos incidentes con diferentes direcciones de entrada en la abertura lateral de la instalación. La aplicación más directa del modelo propuesto sería ayudar a la mejora de las instalaciones existentes y también para la concepción de nuevas, como también se puede aplicar el modelo para ayudar en el desarrollo de inventarios de emisiones de NH3.

The understanding of concentration and emissions distribution of gases such as ammonia (NH3) in agricultural installations is of growing importance due to its effect on health and productivity of animals and workers. The objective of this study was to use validated Computational Fluid Dynamics (CFD) model as a tool to predict NH3 concentration distribution and mass fluxes in a non-insulated broiler chicken installation with natural ventilation, typically found in subtropical and tropical countries. Results from this study indicated that simulation with CFD can be used to predict NH3 concentration distribution and mass flux inside similar installations with incident winds from different directions of entrance at the lateral opening of the installation. The most direct application of the proposed model would be to help improving the existing buildings and also to help in the conception of new ones, and may also apply the model to help in the development of NH3 emission inventories.

Nosso estudo teve como objetivo adicionar informações sobre a dieta e endoparasitas de Enyalius brasiliensis em um remanescente de Mata Atlântica do estado do Rio de Janeiro, sudeste do Brasil. Em relação à dieta, E. brasiliensisconsumiu artrópodes, sendo que lagartas e besouros foram as presas mais importantes. Em relação ao parasitismo por helmintos, a prevalência foi baixa (9,5%), com 238 nematóides do gênero Physaloptera encontrados no estômago de um espécime, e um nematóide do gênero Rhabdiasinfectando o pulmão de outro. Nossos resultados corroboraram as observações de estudos anteriores que indicaram que lagartos do gênero Enyalius tendem a se alimentar principalmente de artrópodos de grande porte e abrigar uma fauna depauperada de endoparasitas.

Our study aimed to add information about the diet and endoparasites of Enyalius brasiliensis from an Atlantic Rainforest remnant in the state of Rio de Janeiro, southeastern Brazil. Regarding diet, E. brasiliensis consumed arthropods, with caterpillars and beetles being the most important preys. Regarding helminth parasites, overall prevalence was low (9.5%), with 238 nematodes of the genus Physaloptera found in the stomach of one specimen and one nematode of the genus Rhabdias inside the lung of another. Our results corroborate the observations of previous studies that indicate that lizards of the genus Enyalius tend to feed mainly on relatively large-bodied arthropods and to harbour depauperate endoparasite fauna.

En las regiones de climas tropicales y subtropicales cálidos, los altos valores de temperatura del aire, especialmente en épocas secas, pueden afectar negativamente el confort térmico dentro de los locales utilizados para la producción pecuaria y agrícola, dando lugar a una reducción significativa en su producción. Con el fin de promover la disminución de la temperatura en de las instalaciones y mejorar el ambiente interno de estas, se han utilizado los sistemas de resfriamiento evaporativo del aire que se introduce en el ambiente, abriéndose paso a través de diferentes placas porosas humedecidas. Sin embargo, dificultades en la experimentación práctica a limitado drásticamente informaciones relativas a nuevos materiales porosos posibles de ser empleados en sustitución al material convencional (Material celulósico) patentado, de elevado costo y de baja durabilidad. Debido a lo anterior, este estudio tuvo como objetivo validar un modelo computacional en dinámica de fluidos computacionales (CFD) para predecir la eficiencia del resfriamiento (h) en placas porosas de arcilla expandidas humedecidas. Los resultados numéricos obtenidos por el modelo propuesto mostraron una buena correlación con los datos experimentales (81%), lo que indica su aptitud para predecir el comportamiento de este tipo de sistemas, y de otros materiales porosos.

In regions with warm tropical and subtropical climates elevated air temperatures, especially during the dry seasons, can negatively affect thermal comfort inside installations used for animal and vegetative production, causing a significant decrease in production. An evaporative cooling system using non-saturated air to be introduced in the environment was employed, forcing air passage through different moist porous materials with the intention of thermal cooling, to improve the internal environment of these installations. However, difficulties in field experimentation have drastically limited the amount of information available regarding new porous materials that could possibly be used to substitute conventional material which is patented, expensive and with low durability. Therefore, the objective of the present study was to validate a computational model in Computational Fluid Dynamics (CFD) to predict cooling efficiency (h) in moist porous pads construed of expanded clay. The numerical results obtained by the proposed model showed good correlation (81%) with the experimental data, indicating its suitability to predict the behavior of these types of systems and for other porous material.

O lagarto geconídeo Hemidactylus mabouia é uma espécie exótica no Brasil, podendo ser encontrada em diferentes ecossistemas. Esta espécie foi registrada na Ilha Grande, um dos maiores remanescentes insulares de Mata Atlântica no Brasil. Neste estudo a ocorrência de H. mabouia foi estimada para a ilha, incluindo ambientes de floresta, de restinga e antrópicos. Usamos o método de procura ativa ao longo de 19 trilhas que circundam a Ilha Grande. Em cada intervalo regular de 100 m, procuramos pela presença de H. mabouia. A espécie foi registrada em 100 pontos de 719 amostrados e, em todos os casos, a ocorrência do lagarto correspondeu a localizações em áreas antrópicas ou periantrópicas. Como a Ilha Grande é em grande parte coberta por floresta ombrófila densa, acreditamos que isso tenha restringido a invasão da lagartixa H. mabouia em ambientes naturais.

The gekkonid lizard Hemidactylus mabouia is an exotic species in Brazil and is found in different ecosystems. This species was recorded at Ilha Grande, RJ, one of the largest insular remains of the Atlantic Rainforest in Brazil. In this study, the occurrence of H. mabouia was determined throughout the island, including the rain forest, restinga and anthropic environments. We used the active search method in points along 19 trails that surround Ilha Grande. At each regular interval of 100 m, we searched for the presence of H. mabouia. The species was recorded in a total of 100 points among the 719 sampled and, in all cases, the occurrence of the lizard corresponded to points located in anthropic or perianthropic areas. As most of Ilha Grande is covered by dense tropical rain forest, we believe this has restricted the invasion of H. mabouia in natural environments within the island.

Conduzimos um estudo de curta duração sobre a comunidade de anurofauna de um fragmento de Mata Atlântica (Serra do Monte Verde) localizado no município de Cambuci, Estado do Rio de Janeiro, Brasil, o qual constitui um dos maiores fragmentos remanescentes ainda existentes na paisagem amplamente desflorestada da porção norte do Estado. Utilizamos três métodos de amostragem combinados: parcelas, transectos e armadilhas de queda. Registramos vinte espécies de anfíbios, das quais apenas onze foram encontradas dentro do fragmento florestal (e dessas, cinco também ocorreram no seu entorno). Duas das espécies registradas no presente trabalho (Crossodactylus sp. e Ischnocnema cf. parva) podem representar táxons ainda não descritos. Nossos registros expandem a distribuição geográfica de uma espécie (Scinax trapicheiroi) para o norte e preenchem uma lacuna na distribuição de outra (Ischnocnema oea). A densidade total estimada de anfíbios anuros vivendo na camada de folhiço do fragmento (baseada nos resultados do método de plots) foi de 3,1 indivíduos/100 m², sendo Haddadus binotatus a espécie mais abundante (2,4 indivíduos/100 m²). Comparações de nossos dados com os de outros estudos sugerem que comunidades de anuros em fragmentos florestais com cerca de 1.000 ha ou menos podem ser severamente limitados em sua riqueza e frequentemente incluem uma grande proporção de espécies tolerantes a ambientes abertos, como é o caso de vários hilídeos. Nossos resultados demonstram a importância de ampliar o conhecimento sobre a anurofauna da região norte do Estado do Rio de Janeiro e de conservar os poucos remanescentes florestais ainda existentes na região.

We carried out a study on the anurofaunal community from an Atlantic Forest fragment (Monte Verde mountains) and the surrounding area in Cambuci municipality, Rio de Janeiro State, Brazil, which constitutes one of the largest fragments remaining in the largely deforested landscape of the northern portion of the State. We combined three sampling methods: plot sampling, transects and pit-fall traps. We recorded twenty species of amphibians, of which only eleven were found within the forest fragment (and five of these also occurred in the surrounding matrix). Two of the species recorded in the present study (Crossodactylus sp. and Ischnocnema cf. parva) may represent undescribed taxa. Our records expand the distribution range of one species (Scinax trapicheiroi) to the north, and fill a geographic distribution gap for another one (Ischnocnema oea). The estimated overall density of frogs living in the leaf litter of the fragment (based on results of plot sampling) was 3.1 individuals/100 m², with Haddadus binotatus being the most abundant species (2.4 individuals/100 m²). Comparisons of our data with those of other studies suggest that anuran communities in forest fragments ca. 1,000 ha or smaller may be severely limited in their richness, and often include a large proportion of species tolerant to open areas, such as many hylids. Our results show the importance of increasing knowledge about the anurofaunal community of the northern portion of the State of Rio de Janeiro and preserve the forest remnants that still exist in the region.

A investigação da força propulsiva produzida pela mão e antebraço dos nadadores tem-se baseado em testes experimentais. No entanto, existem algumas dúvidas sobre a precisão e fiabilidade destes cálculos. Este estudo teve dois objectivos: i) dar continuidade ao uso da Dinâmica Computacional de Fluidos (DCF) como uma nova metodologia de investigação na Natação; ii) aplicar a DCF no cálculo dos coeficientes de resistência (Cr) e sustentação (Cs) resultantes da simulação numérica do fluxo externo da mão e antebraço. Para este efeito, utilizaram-se três modelos bidimensionais de um escoamento em regime permanente. Um modelo frontal (q=90º, F=0º) e dois modelos laterais, um tendo o dedo polegar como bordo de ataque (q=180º, F=0º), e o outro tendo o dedo mindinho como bordo de ataque (q=0º, F=0º). O sistema de resolução de equações utilizado foi o das equações de Navier-Stokes, para fluidos não compressíveis. Os principais resultados, demonstraram que o Cr foi o coeficiente que contribuiu mais para a propulsão, sendo constante para toda a amplitude de velocidades com um valor máximo de 1,16. Com base nestes resultados, podemos concluir que: i) a DCF pode ser considerada uma nova metodologia susceptível de desenvolvimento para o cálculo de forças hidrodinâmicas em Natação (de facto neste estudo não se procedeu à respectiva validação, pelo que não se pode concluir pela sua validade); ii) nos três modelos estudados o Cs parece ter uma importância secundária na geração de força propulsiva.

Propulsive force generated by swimmers hand/forearm has been studied through experimental tests. However, there are serious doubts as to whether forces quantified with these procedures are accurate enough to be meaningful. The main purpose of the present work was twofold: i) continuing the use of computational fluid dynamics (CFD) as a new tool in swimming research; ii) apply the CFD method in the calculation of drag and lift coefficients resulting from the numerical resolution equations of the flow around the swimmers hand/forearm. For these purposes three, two-dimensional, models of a right male hand/forearm were studied. A frontal model (q =90º, F=0º) and two lateral models, one with the thumb as leading edge (q=180º, F=0º), and the other with the litle finger as the leading edge (q=0º,F=0º). The governing system of equations considered was the incompressible Reynolds averaged Navier-Stokes equations. The main results reported that the drag coefficient was the coefficient that accounts more for propulsion, and was almost constant for the whole range of velocities, with a maximum value of 1,16 (Cd=1,16). Through the results, we can conclude that: i) CFD can be considered an interesting new approach for hydrodynamic forces calculation in swimming research; ii) in the three models studied the lift coefficient may be of secondary importance in force generation.