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Tipo: Dissertação
metadata.dc.title: Modelagem Computacional de Fluxo em Aplicador de Herbicida Amparada por Simulação com Ênfase em Exploração de Paralelismo
Autor(es): Specht, Mateus
Primeiro Orientador: Perez, Naylor Bastiani
Coorientador: Pinho, Leonardo Bidese de
1° Membro da banca: Perez, Naylor Bastiani
2° Membro da banca: Arruda, Alexandre Denes
3° Membro da banca: Almeida, André Ricardo Felkl de
4° Membro da banca: Lamego, Fabiane Pinto
metadata.dc.contributor.referee5: Moraes, Marcelo Romero de
Resumo: A presente pesquisa analisa o funcionamento do aplicador seletivo de herbicida Campo Limpo, que promove o controle de plantas daninhas em pastagem por contato direto com os aplicadores embebidos com a calda herbicida. Visando entender melhor a sua operação para aprimorar a precisão de sua aplicação, foram realizados experimentos computacionais com foco no comportamento do escoamento, envolvendo a simulação a partir da construção da malha de fundo, da malha de simulação, do refinamento da malha e da definição das condições iniciais e dos parâmetros da simulação. Também foi necessário desenvolver uma série de experimentos laboratoriais com aparato próximo da realidade de operação do implemento aplicador. A experimentação da simulação nos diferentes ambientes computacionais foi conduzida de forma a representar o comportamento obtido no laboratório. Alguns experimentos de campo foram realizados para possibilitar os estudos de validação cruzada das modelagens de partes da roçadeira, contrastando o comportamento laboratorial com a escala real da Campo Limpo. A construção de um modelo da geometria para uso no desenvolvimento da malha e, posteriormente, a resolução dos cálculos demandaram soluções de computação de alto desempenho. A aplicação de técnicas de paralelismo com a divisão de trabalhos computacionais em diferentes unidades de processamento propiciou o aumento da velocidade dos ambientes computacionais em até 4 vezes e viabilizou o acréscimo da complexidade da malha simulação evoluir de um cenário de 7 faces a um de 37 faces e mais de 400 mil células. A avaliação de desempenho possibilitou a comparação entre ambientes computacionais e indicou a arquitetura baseada no uso de computação distribuída com uma redução do tempo de processamento de aproximadamente 40%, com especial atenção às técnicas de paralelismo, buscando a resolução de estudos de caso com restrições de tempo. Os diferentes estudos de caso proporcionaram formas de se aprimorar as métricas construtivas e condições operacionais da Campo Limpo com base nos dados obtidos em experimentos e nas simulações.
Abstract: The present research analyzes the functioning of the selective herbicide applicator Campo Limpo, which promotes the control of weeds in pastures by direct contact with the applicators soaked with a herbicide syrup. In order to better understand its operation, with a focus on flow behavior, to improve the accuracy of its application, computational experiments were performed using the simulation with the construction of the background mesh, simulation mesh, mesh refinement, initial condition settings and simulation parameters. It was also necessary to develop series of laboratory experiments with an apparatus close to the reality of the operation of the applicator implement. The simulation experiment in different computational environments was conducted in order to execute behaviors in the laboratory. Some field experiments were carried out to enable cross-validation studies of the proposed models, contrasting in a laboratory with a real Campo Limpo scale. The construction of a geometry model for use in the construction of mesh and, later, resolution of calculations requires high performance computing solutions. The application of parallelism techniques dividing of computational work in different processing units provided an increase in speed of comuputacional environments processing by up to 4 times and increased simulation complexity of simulation mesh from 7-sided to 37-sided scenario with more than 400 thousand cells. A performance evaluation made it possible to compare computational environments and indicated an architecture based on use of distibuted computing with a reduction of processing time in approximatly 40%, with special attention to parallelism techniques, seeking a resolution of case studies with time restrictions. The different case studies point out possible ways to improve the construction metrics and operational conditions of Campo Limpo based on the data obtained in experiments and simulations.
metadata.dc.subject: Aplicação sustentável de herbicida
Computação de alto desempenho
Controle de plantas daninhas
Pecuária de precisão
Roçadeira Campo Limpo
Campo Limpo trimmer
High performance computing
Precision livestock
Sustainable herbicide application
CNPQ: CNPQ::ENGENHARIAS
Idioma: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
metadata.dc.publisher: Universidade Federal do Pampa
Sigla da Instituição: UNIPAMPA
Campus: Campus Bagé
Curso: Mestrado Acadêmico em Computação Aplicada
metadata.dc.identifier.citation: SPECHT, Mateus. Modelagem Computacional de Fluxo em Aplicador de Herbicida Amparada por Simulação com Ênfase em Exploração de Paralelismo. 76 f. 2020. Dissertação (Mestrado) – Programa de Pós-Graduação Mestrado Acadêmico em Computação Aplicada – Universidade Federal do Pampa, Campus Bagé, Bagé, 2020.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
metadata.dc.identifier.uri: http://dspace.unipampa.edu.br:8080/jspui/handle/riu/5394
metadata.dc.date.issued: 10-Dec-2020
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