Modelagem Computacional de Fluxo em Aplicador de Herbicida Amparada por Simulação com Ênfase em Exploração de Paralelismo

• Autor(a) principal: Specht, Mateus
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UNIPAMPA
• Texto Completo: http://dspace.unipampa.edu.br:8080/jspui/handle/riu/5394
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS; 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

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.