Investigamos a dinâmica da formação de bolhas de ar em líquidos viscosos utilizando diferentes parâmetros de controle. Caracterizamos o sistema tomando o fluxo de ar injetado no sistema e o comprimento da mangueira que conecta o sistema de controle de fluxo com o bico injetor como parâmetros de controle. A mangueira corresponde a um elemento dissipativo do sistema. Identificamos rotas de adição de período com e sem a presença de comportamento caótico, regiões de travamento de freqüência e evidências de caos homoclínico. Construímos modelos matemáticos que descrevem bem os resultados experimentais. Com o mapa cúbico explicamos a forma de atratores observados em uma rota de adição de períodos. Com o modelo de mapa descontínuo explicitamos algumas propriedades da dinâmica da formação de bolhas como a biestabilidade de atratores. Desenvolvemos também um modelo baseado na dinâmica integra-edispara que nos levou a resultados condizentes com as propriedades dos mapas da família de Arnold. Desenvolvemos também uma nova técnica experimental para estudar o comportamento do sistema medindo a onda de pressão, gerada pelo borbulhamento na mangueira conectora. / We have investigated the air bubble formation in viscous fluid with some control parameters. We have characterized the sistem using the air flow and the length of the hose that connects the air flow control system and the injector nozzle as control parameters. The hose corresponds to a system dissipative element. We have found period adding routes with and without chaotic behavior, frequency locking, and evidences of homoclinic chaos. We have elaborated mathematic models that emule the experimental data. With cubic model we have explained atractors observerd in a period adding route. With a discontinous model we have elucidated some bubble formation dynamic properties as bistability. We have also developed intergrate-and-fire like model that have led us to results in accordance with the maps properties of Arnold family. We also developed a new experimental technique to study the sistem behavior by measuring the bubbling pressure wave inside the hose.

O tema desta tese é a propriedade não-twist em sistemas Hamiltonianos. Sistemas com essa propriedade violam a condição twist ao longo de uma curva sem shear e, consequentemente, sua topologia não é descrita pelos cenários típicos previstos pelos teoremas KAM (Kolmogorov - Arnold - Moser) e Poincar´e - Birkhoff. A curva sem shear é identificada pelo valor de máximo ou mínimo no perfil espacial do número de rotação do sistema. Além disso, próximo `a curva sem shear podemos observar algumas bifurcações atípicas como: colisões de ´orbitas periódicas e reconexão de separatrizes. As características dos sistemas não-twist são bem particulares, mas n´os demonstramos que seus cenários podem ser encontrados, localmente, em sistemas Hamiltonianos genéricos, devido ao nascimento de uma curva sem shear no interior de ilhas regulares. Inicialmente, nossas investigações numéricas constataram que esse fenômeno pode surgir não somente para a concomitante bifurcação de período 3 do ponto elíptico, mas também para outras bifurcações, tais como período 4 e período 5. Posteriormente, consideramos um modelo que descreve o comportamento das linhas de campos magnéticos em tokamaks com limitadores ergódigos. Nesse caso, o modelo utilizado é um mapa simplético parametrizado a partir das características físicas de um tokamak de grande razão de aspecto. Para esse sistema, estudamos os efeitos no transporte causados pelas bifurcações oriundas da presença da curva sem shear secundária e, também, pelas modificações do perfil rotacional das linhas de campo. / The topic of this Thesis is the nontwist property in Hamiltonian systems. Systems with such property violate the twist condition along the shearless curve and, therefore, its topology is not described for typical scenarios provided by KAM (Kolmogorov - Arnold - Moser ) and Poincar´e Birkhoff theorems. The shearless curve is identified by the maximum or minimum values of the spatial rotation number profile of the system. Moreover, close to the shearless curve we observe some atypical bifurcations as periodic orbits collisions and separatrix reconnection. The features of nontwist systems are very particular, but we have shown that its scenarios can be found locally in generic Hamiltonian systems, due to the onset of a secondary shearless curve within regular islands. Initially, our numerical investigations have found that this phenomenon may arise not only for the concomitant period 3 bifurcation of the elliptic point, but also for others bifurcations such as period 4 and period 5. Subsequently, we considered a model that describes magnetic field lines in tokamaks with ergodic limiters. In this case, the model is a symplectic map parameterized from the physical characteristics of a large aspect ratio tokamaks. For this system, we studied the effects on the transport caused by the presence of secondary shearless torus and also by changing the field lines rotational profile.

Aplica-se a Teoria Qualitativa de Equações Diferenciais aos problemas de sincronismo de fase, associando às diversas regiões do espaço de parâmetros os tipos de atratores esperados. <p style=\"margin: 11px 0px;\">Três casos básicos são estudados: <ol type=\"i\" style=\"padding: 0px 40px\"> Malha de Sincronismo de fase Autônoma de 2ª Ordem Modulação em Frequência Acidental em Malha de Sincronismo de Fase de 2ª Ordem Malha de Sincronismo de Fase Autônoma de 3ª Ordem <p style=\"margin: 11px 0px;\">No caso (i), usando resultados clássicos da teoria de sistemas dinâmicos, discute-se os pontos de equilíbrio e os ciclos limite. <p style=\"margin: 11px 0px;\">No caso (ii), usando o método de Melnikov propõem-se critérios para previsão de aparecimento de atratores caóticos.<p style=\"margin: 11px 0px;\">No caso (iii), usando o teorema de bifurcações de Hopf, a estabilidade dos pontos de equilíbrio e a formação dos ciclos limite são analisadas / The Qualitative Theory of Differential Equations is applied to the phaselock problems, and the several parameters space regions are associated to the expected attractors. <p style=\"margin: 11px 0px;\">Three basic cases are studied: <ol type=\"i\" style=\"padding: 0px 40px\"> Autonomous Second Order Phaselock Loop Accidental Frequency Modulation on Second Orer Phaselock Loop Autonomous Third Order Phaselock Loop <p style=\"margin: 11px 0px;\">In case i), using classical results of dynamical systems theory, the equilibrium points and limit cycles are analyses. <p style=\"margin: 11px 0px;\">In case ii), the Melnikov technique gives some criteria for chaotic attractors.<p style=\"margin: 11px 0px;\">In case iii), Hopf bifurcation theorem provides propositions about equilibrium points and limit cycles.

Processos aleatórios de corrosão e fadiga reduzem lentamente a resistência de estruturas e componentes estruturais, provocando um aumento gradual nas probabilidades de falha. A gestão do risco de falha de componentes sujeitos a corrosão e/ou fadiga é feita através de políticas de inspeção, manutenção e substituição, atividades que implicam em custos, mas visam manter a confiabilidade em níveis aceitáveis, enquanto o componente permanecer em operação. Aparentemente, os objetivos economia e segurança competem entre si, no entanto, a redução de recursos para inspeção e manutenção pode levar a maiores e crescentes probabilidades de falha, implicando em maiores custos esperados de falha, ou seja, maior risco. A otimização de risco estrutural é uma formulação que permite equacionar este problema, através do chamado custo esperado total. Nesta Tese, a otimização de risco é utilizada no intuito de encontrar políticas ótimas de inspeção e manutenção, isto é, quantidades de recursos a serem alocadas nestas atividades que levem ao menor custo esperado total possível. Os processos de corrosão e fadiga são representados através de modelos em polinômios de caos, construídos de maneira inédita, com base em dados experimentais ou observados da literatura. Com base nestes modelos, os problemas de otimização de risco envolvendo processos de fadiga e corrosão são resolvidos para diferentes configurações de custos de falha e de inspeções. Verifica-se que as políticas ótimas de inspeção, manutenção e substituição podem ser bastante diferentes para configurações de custo distintas, e que a determinação destas políticas é bastante desafiadora, devido, dentre outros fatores, à grande quantidade de mínimos locais do problema de otimização em questão, causadas por descontinuidades e oscilações da função custo esperado total. / Random corrosion and fatigue processes reduce slowly but gradually the resistance of structures and mechanical components, leading to gradual increase in failure probabilities. Risk management for mechanical components subject to corrosion and fatigue is made by means of policies of inspection, maintenance and substitution. These activities imply costs, but are made to maintain the reliability at acceptable levels, while the component remains in operation. Apparently, economy and safety are competing objectives; however, reduction in inspection and maintenance spending may lead to larger failure probabilities, increasing expected costs of failure (risk). Risk optimization allows one to solve this problem, by means of the so-called total expected cost. In this Thesis, risk optimization is used in order to find the best inspection and maintenance policy, i.e., the proper amount of resources to allocate to such activities in order to obtain minimum total expected cost. Corrosion and fatigue are modeled by means of polynomial chaos expansions, using a novel approach developed herein and experimental or observed data obtained from the literature. These models are employed within two risk optimization problems, solved for different failure and inspection cost configurations. Results show that the optimal policies of inspection, maintenance and replacements can be very different, for different cost configurations, and that the solution of the associated risk optimization problems is a very challenging task, due to the large number of local minima, caused by discontinuities and fluctuations in the total expected costs.

Neste trabalho mostramos de que maneira o princípio variacional dependente do tempo pode ser usado para se estudar correções quânticas ao limite clássico, particularmente, no contexto do modelo de Lipkin SU(2). Mostramos que tais correções podem ser colocadas na forma Hamiltoniana, acoplando-se a dinâmica clássica um conjunto de variáveis associadas às flutuações quânticas, nos levando à uma dinâmica efetiva com o número de graus de liberdade dobrado em relação ao sistema clássico. Como conseqüência o comportamento caótico emerge. Mostramos que este caos semiquântico é o mecanismo através do qual o tunelamento se manifesta no espaço de fase. Mostramos que tais correções melhoram sistematicamente o resultado c1ássico, propondo um critério para quantificar esta melhora. / We show how the time dependent variational principle can be used to study quantum corrections to the classical limit, in particular of the SU(2) Lipkin Model. We show how much corrections can be cast in Hamiltonian form, coupling to the classical dynamics a set of variables associated to the quantum fluctuations. This leads to an effective dynamics which has the number of degrees of freedom doubled with respect to the classical system. As a consequence chaotic behavior emerges. We show that this semiquantal chaos is the mechanism through which tunneling is effected, and also, that these corrections systematically improve the classical results and propose some quantitative measure of this improvement.

Dostoiévski, escritor russo do século XIX, compôs uma vasta obra, na qual procurou dar voz a todos os dilemas e contrastes presentes na alma humana; e conseguiu este feito sem procurar impor suas próprias verdades, sabendo que estas, em realidade, são sempre relativas. Um dos temas mais recorrentes em sua obra é a questão da loucura e do desequilíbrio, não só de seus personagens, mas também de fatos e acontecimentos, mostrando que, muitas vezes, na loucura do caos da vida, reside uma ordem e uma lógica superiores e, portanto, incompreensíveis para a mente humana, a qual acaba por considerar estes acontecimentos como fruto da insanidade. Isto despertou nosso interesse e resolvemos dedicar nosso estudo a este inquietante tema. / Dostoyevsky, Russian writer of the 19th century, accomplished a large literary output, in which he sought to give voice to all the dilemmas and contrasts existing in the human soul, and he perpetrated this deed without attempting to impose his own truths, knowing that these, in fact, are always relative. One of the most recurrent themes in his work is the issue of madness and instability, not only of his characters, but also of facts and events, showing that, oftentimes, in the madness existing in the chaos of life reside both a superior order and a superior logic and, therefore, incomprehensible to the human mind, which ends up regarding these events as a fruit of insanity. That aroused our interest and we have decided to dedicate this study to this unsettling theme.

Esta pesquisa foca na natureza caótica e paradoxal de Água viva, de Clarice Lispector, obra publicada em 1973 pela editora Artenova. Entre os vários aspectos estudados, prezouse trabalhar com o conceito de Kháos empregado na Teogonia, de Hesíodo; bem como com as mais distintas visões da crítica de Lispector a respeito dos princípios de alteridade, de análise do objeto, da ruptura com o cronotopo e do abandono aos padrões romanescos. A autora luta por provar que a qualidade de sua obra está diretamente relacionada ao enfrentamento ontológico e à reflexão aprofundada, captada no momentoinstantâneo e transcrita em imagens no texto. Mais do que uma obra recheada de personagens, de farto enredo, de situações espáciotemporais e de diálogos, Água viva é uma narrativa livre de molduras, que erige para registrar a coragem literária de uma escritora que não teme trabalhar, sem rédeas ou convenções, com a matériaprima do pensamento. / This research focus on the chaotic and paradoxical nature of Água viva, from Clarice Lispector, published in 1973 by Artenova Books. Among innumerous aspects, it was settled the study of the concept of Kháos applied in the Theogony of Hesiod; as well as the most peculiar visions of the Lispectors critics in relation to the principles of alterity, the analysis of the object, the rupture of the chronotope, and the Romanesque patterns. The author struggles to prove that the quality of her book is directly related to the ontological questioning, and to the deep reflection, captured in the instantaneousmoment, afterwards transcribed into text images. Much more than a production filled with characters, plot, spacetime situations and dialogues, Água viva is a narrative free of frames, rising up to register the literary courage of a writer who does not fear to work with, free of leashes or conventions, the raw material of the thought.

A proposta da tese é contribuir para um melhor entendimento das organizações por meio da utilização de conceitos da teoria da Complexidade e Caos. Entendendo a organização como um sistema adaptativo complexo, busca-se, através de aspectos relacionados à conectividade, interdependência e diversidade, a identificação de padrões de estrutura organizacional em empresas brasileiras. Foi realizada uma pesquisa exploratória a partir de bases de dados de 417 empresas, 118 mil de seus funcionários, de 22 setores de atividades diferentes que se candidatam ao prêmio de \"Melhores Empresas para se Trabalhar\", organizado pela FIA - Fundação Instituto de Administração e Você S/A. Para análise foram utilizadas técnicas diversas de mineração de dados, de escalonamento multidimensional e desenvolvidos algoritmos para o delineamento de formações gráficas da amplitude de controle e rotinas para análise da estrutura de tarefas e da tensão adaptativa entre objetivos individuais e da organização. Os resultados da pesquisa revelaram que foram identificados padrões relacionados à conectividade e interdependência interna. Especificamente, observou-se também que fatores como a amplitude de controle e tensão adaptativa entre objetivos pessoais e organizacionais também manifestaram a emergência de padrões estruturais, independente do setor de atividade. / The purpose of this dissertation is to contribute to a better understanding of organizations through the use of the concepts of the Chaos and Complexity theory. Assuming the organization as a complex adaptive system, it aims to identify patterns of organizational structure in Brazilian companies through connectivity, interdependence and diversity organizational aspects. The study entails an exploratory research in databases in 417 companies (22 economic sectors) and 118 thousands employees that applied for the award of the best companies to work for (Melhores Empresas para se Trabalhar) organized by FIA - Fundação Instituto de Administração and Você S/A. In the analysis it was used data mining techniques, multidimensional scaling and algorithms developed for the design of graphical formations, the span of control, structure and tasks and the adaptive tension between individual goals and the ones found in organizations where the employee works at. The results of the study point to patterns identified and related to organizational characteristics that denote the internal connectivity and interdependence. Structural patterns on information from different economic sectors companies were identified and related to factors such as span of control and adaptive tension between individual goals and perceived characteristics in organizations.

Orientador: Marco Aurélio Cremasco / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-26T02:42:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Prieto_WesleyHeleno_M.pdf: 8369038 bytes, checksum: 55099f53f7bd5777f43bda2e728ffb67 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: A complexa dinâmica dos leitos fluidizados promove a necessidade de metodologias de análise de sinais que representem, com maior fidelidade, as características destes processos e também de técnicas de solução computacional de modelos matemáticos complexos para promover a implementação de novas ferramentas teóricas na caracterização de regimes fluidodinâmicos em sistemas particulados. Nas últimas décadas, a análise do caos se tornou grande aliada na investigação dos fenômenos cuja evolução temporal, aperiódica e sensível às condições iniciais, exiba determinismo. Neste sentido, o presente trabalho emprega a técnica de análise de caos para avaliar as grandezas entropia de Kolmogorov e dimensão de correlação associadas às flutuações de pressão em leito fluidizado (0,1 m de diâmetro) para partículas de FCC, painço e microesferas de vidro Geldart A, B e D. Esta Dissertação também se propõe a resolver um modelo matemático representativo da fluidodinâmica gás-partícula e dele abstrair séries temporais de perda de pressão para, posteriormente, serem submetidas à análise do caos determinístico e comparação com os resultados experimentais. Na etapa laboratorial, foram utilizados transdutores diferenciais de pressão a taxas de 1.000 Hz. O gás de fluidização foi ar ambiente a 25 °C. Para a solução do modelo foi utilizado o método clássico de Euler implementado no software MatLab R2012b. Dos resultados da primeira etapa, observou-se a presença de regiões típicas em todos os perfis de entropia de Kolmogorov e dimensão de correlação, sendo que para a condição de fluidização incipiente os valores dos invariantes foram máximos, logo em seguida evoluindo para uma condição de transição e estabilizando em uma situação menos caótica para o regime slugging. As curvas de fluidização obtidas pela resolução do modelo demonstraram superestimação da perda de pressão, porém, em termos de perfil, houve reprodutibilidade em relação às curvas experimentais. No que tange à análise caótica, os mesmos fenômenos foram notados para as séries temporais simuladas, constatando-se a presença das regiões de transição do leito fixo-incipiência-transição-slugging. De modo geral, torna-se evidente a relação entre parâmetros caóticos e as características físicas dos sistemas (experimentais e simulados), corroborando os invariantes do caos como auxiliares na classificação dos regimes de fluidização / Abstract: The complex dynamics of fluidized beds promotes the requirement of signals analysis methodologies that faithfully represent the characteristics of these processes and also techniques of computational solution of complex mathematical models to promote the implementation of new theoretical methods for characterizing fluid dynamic regimes in particulate systems. In recent decades, the analysis of chaos has become an important tool in the investigation of phenomena whose temporal evolution, aperiodic and sensitive to initial conditions, show determinism. In this regard, the present study employing the chaos analysis technique to evaluate the invariants Kolmogorov entropy and correlation dimension associated with the pressure fluctuations in the fluidized bed (0.1 m diameter) for particles of FCC, millet and glass microspheres (Geldart A, B and D). This work also proposes to solve a representative mathematical model of gas-particle fluid dynamics to obtain pressure time series to be submitted to the deterministic chaos analysis and compared with experimental results. In the experimental stage, differential pressure transducers at rates of 1,000 Hz were used. Fluidizing gas is ambient air at 25 °C. For the solution of the model the classical Euler method was used implemented in Matlab R2012b software. Through the results of the first step, the presence of typical regions were observed in all profiles of Kolmogorov entropy and correlation dimension, being for the condition of incipient fluidization the values of the chaotic invariants were maximum, shortly thereafter progressing to a transition condition and stabilizing in a less chaotic situation for the slugging regime. Fluidization curves obtained by solving of the mathematical model showed overestimation of pressure loss, however, in terms of profile, there was reproducibility as compared to the experimental curves. Referring to the chaotic analysis, the same phenomena were observed for the simulated time series, the presence of transition regions of fixed-bed-incipient-transition-slugging was observed. Generally, it is clear the relationship between chaotic parameters and physical characteristics of the systems (experimental and simulated), supporting the chaotic invariants as aids in classifying fluidization regimes / Mestrado / Engenharia de Processos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Marcus Aloizio Martinez de Aguiar / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-18T21:59:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marchiori_MarceloAmorim_D.pdf: 14108629 bytes, checksum: e8989db76188a0a28d89f5a05d230eea (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Estudamos o efeito do acoplamento de um oscilador harmônico a um ambiente externo modelado por N osciladores não-lineares de dois graus de liberdade, cujo regime dinâmico varia, do regular ao caótico, de acordo com um parâmetro de controle. O acoplamento entre o oscilador e o ambiente é bilinear nas coordenadas de cada subsistema e reescala de acordo com o tamanho do ambiente. O foco está centrado nas condições, sobre o número de graus de liberdade e o regime dinâmico dos osciladores não-lineares, para que ocorra a dissipação de energia e termalização do sistema. O trabalho foi desenvolvido num contexto clássico e baseado em um única realização dinâmica, opondo-se à média de ensemble sobre várias realizações. O principal resultado desta tese, é que um ambiente caótico finito, composto por um número razoavelmente pequeno de graus de liberdade, pode simular a ação de um reservatório térmico infinito, dissipando a energia do oscilador a uma taxa exponencial e conduzindo-o à termalização com uma distribuição de Boltzmann para uma temperatura muito bem definida. Baseados na Teoria de Resposta Linear, desenvolvemos um modelo analítico simples que justifica a reescala do acoplamento e reproduz as simulações numéricas quando o ambiente está no regime caótico / Abstract: We study the coupling of a harmonic oscillator (HO) to an external environment modeled by N two-degrees-of-freedom nonlinear oscillators, ranging from integrable to chaotic according to a control parameter. The coupling between the HO and the environment is bilinear in the coordinates and scales with the environment size. We study the conditions for energy dissipation and thermalization as a function of N and of the dynamical regime of the nonlinear oscillators. The study is classical and based on a single realization of the dynamics, as opposed to ensemble averages over many realizations. The main result of this thesis is that the chaotic finite environment, composed by a fairly small number of degrees of freedom, can simulate the action of a infinite thermal reservoir, promoting the dissipation at an exponential rate and leading to the thermalization in a Boltzmann distribution of energies for a welldefined temperature. We develop a simple analytical treatment, based on the linear response theory, that justifies the coupling scaling and reproduces the numerical simulations when the environment is in the chaotic regime / Doutorado / Física Geral / Doutor em Ciências