Submitted by Josirene Barbosa (josirene.henrique@ufcg.edu.br) on 2018-01-22T14:06:12Z No. of bitstreams: 1 BRAUNER GONÇALVES COUTINHO - TESE PPGEP 2013.pdf: 5662839 bytes, checksum: 38e4233d72065d1a5e3baa86c6f3f108 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-22T14:06:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BRAUNER GONÇALVES COUTINHO - TESE PPGEP 2013.pdf: 5662839 bytes, checksum: 38e4233d72065d1a5e3baa86c6f3f108 (MD5) Previous issue date: 2013-08-29 / CNPq / O processo RTM é amplamente utilizado para a produção de materiais compósitos de alta qualidade. As simulações computacionais podem desempenhar um importante papel na otimização deste processo, reduzindo custos e tornando-o mais eficiente. Neste trabalho, foi desenvolvida uma modelagem matemática bidimensional transiente para a etapa de preenchimento do molde em processos RTM que prediz o escoamento de duas fases (ar-resina) em meios porosos. O conjunto de equações diferenciais parciais, escritas em coordenadas generalizadas, é discretizado utilizando o método de volumes finitos e resolvido por meio de uma abordagem totalmente implícita via método de Newton com um esquema de passo de tempo variável. Foi desenvolvido um simulador computacional com ferramentas de pré e pós-processamento para ajudar na definição de parâmetros de simulações e na visualização dos resultados obtidos. Para validar a metodologia matemática proposta, resultados numéricos de tempo de preenchimento, posição da frente de fluxo, pressão e vazão de injeção para escoamentos radiais e retilíneos foram comparados com resultados analíticos conhecidos. Como aplicação, o modelo foi usado para descrever o escoamento de óleo vegetal em uma pré-forma de fibra de vidro no interior de uma cavidade retangular e os resultados comparados com dados oriundos de estudos experimentais. Também foram simulados casos envolvendo fronteiras irregulares arbitrárias. O modelo proposto e o simulador mostraram-se consistentes produzindo resultados fisicamente coerentes para as variáveis do processo. / The RTM process is widely used for the production of high quality composite materials. Computer simulations can play an important role in the optimization of this process, reducing costs and increasing efficiency. In this work, it was developed a 2D transient mathematical model for the mold filling stage in RTM process which predicts the twophase flow (air-resin) through porous media. The set of partial differential equations, written in boundary fitted coordinates, is discretized using the finite volume method in a fully implicit approach and solved by using the Newton’s method. It was developed a computational simulator with pre- and post-processing tools to help the definition of simulations parameters and the visualization of the results. To validate the mathematical methodology, numerical results for filling time, flow front position, injection pressure and injection flow rate for rectilinear and radial flows were compared to analytical results from known models. The model was employed to describe the fluid flow of a vegetable oil in a glass fiber preform within a rectangular cavity and the results were compared to experimental data. Some cases involving arbitrary irregular boundaries were also simulated. The proposed model and the simulator generated physically consistent results of the process variables.

The thesis deals with the construction of an adaptive 1D and 2D mesh in the framework of the cell- centered finite volume scheme. The adaptive strategy is applied to the numerical solution of problems governed by the Euler equations, which is a hyperbolic system of PDE's. The used algorithm is applicable to nonstationary problems and consists of three independent parts, which are cyclically repeated. These steps are PDE evolution, then mesh adaptation and recovery of numerical solution from the old mesh to the newly adapted mesh. Owing to this the algorithm can be used also for other hyperbolic systems. The thesis is focused on the development of our mesh adaptation strategy, based on the anisotropic mesh adaptation, which preserves the geometric mass conservation law in each computational step. The proposed method is suitable to solve problems with moving discontinuities. Several test problems with moving discontinuity are computed to compare our algorithm with Moving Mesh algorithms.

This research extends the capabilities of Non-oscillatory Forward-in-Time (NFT) solvers operating on unstructured meshes to allow for accurate simulation of incompressible turbulent flows. This is achieved by the development of Large Eddy Simulation (LES) and Detached Eddy Simulation (DES) turbulent flow methodologies and the development of parallel option of the flow solver. The effective use of LES and DES requires a development of a subgrid-scale model. Several subgrid-scale models are implemented and studied, and their efficacy is assessed. The NFT solvers employed in this work are based on the Multidimensional Positive Definite Advection Transport Algorithm (MPDATA) that facilitates novel implicit Large Eddy Simulation (ILES) approach to treating turbulence. The flexibility and robustness of the new NFT MPDATA solver are studied and successfully validated using well established benchmarks and concentrate on a flow past a sphere. The flow statistics from the solutions are compared against the existing experimental and numerical data and fully confirm the validity of the approach. The parallel implementation of the flow solver is also documented and verified showing a substantial speedup of computations. The proposed method lays foundations for further studies and developments, especially for exploring the potential of MPDATA in the context of ILES and associated treatments of boundary conditions at solid boundaries.

Un modèle numérique décrivant le comportement de fibres souples en suspension dans un écoulement de fluide en régime inertiel a été développé au moyen d'un couplage entre la méthode des éléments discrets et la méthode des volumes finis. Chaque fibre est discrétisée en plusieurs éléments de type poutre permettant de prendre en compte une déformation (flexion, torsion, allongement) et un mouvement de corps rigide. Les équations du mouvement des fibres sont résolues au moyen d'un schéma explicite du second ordre (temps et espace). Le mouvement de la phase fluide est décrit par les équations de Navier-Stokes, qui sont discrétisées et résolues au moyen d'un schéma aux volumes finis non structurés, d'ordre 4 (temps et espace). Le couplage entre la phase solide (discrète) et la phase fluide (continue) est obtenue par une pseudo méthode IBM (Immersed Boundary Method) dans laquelle l'effort hydrodynamique est calculé analytiquement. Plusieurs modèles de force hydrodynamique issus de la littérature sont analysés et leur validité ainsi que leurs limites sont identifiées. Pour des nombres de Reynolds (Re) correspondant au régime inertiel (0.01 < Re < 100, Re défini à l'échelle de la fibre), des formulations non-linéaires de la force hydrodynamique exercée par un écoulement uniforme sur un cylindre infini sont utilisées. Le couplage a aussi été utilisé pour des fibres rigides en écoulement de Stokes, en utilisant l'expression de la force de traînée issue de la théorie des corps élancés (`slender body theory'). Une expression du moment hydrodynamique par unité de longueur est obtenu à partir de simulations numériques par volumes finis de l'écoulement autour d'un cylindre élancé.Le modèle développé a été validé par comparaison avec plusieurs résultats expérimentaux et analytiques, du régime de Stokes (pour des fibres rigides) jusqu'aux régimes inertiels. Dans le cas du régime de Stokes, des simulations numériques du cisaillement de suspensions de fibres semi-diluées ont été réalisées. Le modèle développé permet de capturer les interactions hydrodynamiques et non-hydrodynamiques entre les fibres. Les interactions élasto-hydrodynamiques pour $Re$ fini ont été validées dans deux cas. Dans le premier cas, la flèche d'une fibre encastrée-libre dans un écoulement uniforme a été obtenu par calcul numérique et le résultat validé par comparaison aux résultats expérimentaux de la littérature. Dans le second cas, la conformation de fibres élancées et très déformables dans un écoulement turbulent homogène et isotrope a été obtenu par calcul numérique et le résultat validé par comparaison aux résultats expérimentaux de la littérature. Deux études numériques ont été réalisées pour étudier l'effet de la présence de fibres en suspension sur la turbulence au sein du fluide suspensif. Le modèle numérique a permis de reproduire le phénomène de réduction/amplification de la turbulence dans un écoulement en canal ou en conduite, dû à l'évolution microstructurale de la phase fibreuse. / A numerical model describing the behavior of flexible fibers under inertial flows was developed by coupling a discrete element solver with a finite volume solver.Each fiber is discretized into several beam segments, such that the fiber can bend, twist and rotate. The equations of the fiber motion were solved usinga second order accurate explicit scheme (space and time). The three dimensional Navier-Stokes equations describing the motion of the fluid phase was discretizedusing a fourth th order accurate (space and time) unstructured finite volume scheme. The coupling between the discrete fiber phase and the continuous fluid phasewas obtained by a pseudo immersed boundary method as the hydrodynamic force on the fiber segments were calculated based on analytical expressions.Several hydrodynamic force models were analyzed and their validity and short-comings were identified. For Reynolds numbers (Re) at the inertial regime(0.01 < Re < 100, Re defined at the fiber scale), non linear drag force formulations based on the flow past an infinite cylinder was used. For rigid fibers in creeping flow, the drag force formulation from the slender body theory was used. A per unit length hydrodynamic torque model for the fibers was derived from explicit numerical simulations of shear flow past a high aspect ratio cylinder. The developed model was validated against several experimental studies and analytical theories ranging from the creeping flow regime (for rigid fibers) to inertial regimes. In the creeping flow regime, numerical simulations of semi dilute rigid fiber suspensions in shear were performed.The developed model wasable to capture the fiber-fiber hydrodynamic and non-hydrodynamic interactions. The elasto-hydrodynamic interactions at finite Reynolds was validated with against two test cases. In the first test case, the deflection of the free end of a fiber in an uniform flow field was obtained numerically and the results were validated. In the second test case the conformation of long flexible fibers in homogeneous isotropic turbulence was obtained numerically and the results were compared with previous experiments. Two numerical studies were performed to verify the effects of the suspended fibers on carrier phase turbulence and the numerical model was able to reproduce the damping/enhancement phenomena of turbulence in channel and pipe flows as a consequence of the micro-structural evolution of the fibers.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:57:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AdrianoSB.pdf: 1824941 bytes, checksum: 9594a533193a54f04b78499b7820f209 (MD5) Previous issue date: 2007-07-30 / The processing of materials through plasma has been growing enough in the last times in several technological applications, more specifically in surfaces treatment. That growth is due, mainly, to the great applicability of plasmas as energy source, where it assumes behavior thermal, chemical and/or physical. On the other hand, the multiplicity of simultaneous physical effects (thermal, chemical and physical interactions) present in plasmas increases the complexity for understanding their interaction with solids. In that sense, as an initial step for the development of that subject, the present work treats of the computational simulation of the heating and cooling processes of steel and copper samples immersed in a plasma atmosphere, by considering two experimental geometric configurations: hollow and plane cathode. In order to reach such goal, three computational models were developed in Fortran 90 language: an one-dimensional transient model (1D, t), a two-dimensional transient model (2D, t) and a two-dimensional transient model (2D, t) which take into account the presence of a sample holder in the experimental assembly. The models were developed based on the finite volume method and, for the two-dimensional configurations, the effect of hollow cathode on the sample was considered as a lateral external heat source. The main results obtained with the three computational models, as temperature distribution and thermal gradients in the samples and in the holder, were compared with those developed by the Laboratory of Plasma, LabPlasma/UFRN, and with experiments available in the literature. The behavior showed indicates the validity of the developed codes and illustrate the need of the use of such computational tool in that process type, due to the great easiness of obtaining thermal information of interest / O processamento de materiais por plasmas tem crescido bastante nos ?ltimos tempos em diversas aplica??es tecnol?gicas, mais especificamente no tratamento de superf?cies. Esse crescimento se deve, principalmente, pela grande aplicabilidade do plasma como fonte energ?tica. Por outro lado, a multiplicidade de efeitos simult?neos presentes no plasma, (intera??es t?rmicas, qu?micas e f?sicas) aumenta a complexidade para entendimento da sua intera??o com s?lidos. Nesse sentido, como um passo inicial para o desenvolvimento desse tema, o presente trabalho trata da simula??o computacional de aquecimento e resfriamento de amostras de a?o e cobre em ambientes de plasma, considerando-se duas configura??es geom?tricas: catodo oco e catodo planar. Para tal, tr?s modelos computacionais foram desenvolvidos na linguagem Fortran 90: um modelo unidimensional transiente sem suporte (1D,t), um modelo bidimensional transiente sem suporte (2D,t) e um modelo bidimensional transiente (2D,t) que considera a presen?a de um suporte na montagem experimental. Os modelos foram desenvolvidos utilizando-se o m?todo dos volumes finitos e, para as situa??es bidimensionais, o efeito de catodo oco sobre a amostra foi considerado como uma fonte externa de calor lateral. Os resultados obtidos com os tr?s modelos computacionais, como a distribui??o de temperatura nas amostras e nos suportes, os seus gradientes t?rmicos, em fun??o de alguns experimentos de aquecimento e resfriamento desenvolvidos pelo Laborat?rio de Plasma, LabPlasma/UFRN, e de experimentos reportados na literatura, apontam para a validade dos c?digos desenvolvidos e ilustram a necessidade da utiliza??o dessa ferramenta nesse tipo de processo, pela sua facilidade de disponibiliza??o de informa??es t?rmicas de interesse

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / With the aim of develop a computational tool for thermodynamic optimization of heat exchangers, a computational code was implemented to solve the Navier-Stokes equations in an axisymmetric domain using the finite volume method and central differencing with Runge-Kutta explicit temporal advance and pressure-velocity coupling of fractional step type. This work presents results of the numeric simulation of the fully developed flow with heat transfer in a tube of circular section with ribs or obstacles, periodically spaced in the flow direction. The simulations were carried out in two regimes, laminar and turbulent, out of the completely rough region, and in four different geometries. In the cases with the high Reynolds number, the Smagorinsky subgrid model with damping function was used to include the effects of the quasi-two-dimensional scales not solved. In both cases, the primitive variables were decomposed to use periodic boundary conditions in the flow direction and non-slip boundary conditions in the walls. The results obtained in laminar regime are satisfactory. In the turbulent regime the results show the deficiency of the Smagorinsky subgrid model, when it is applied in two-dimensional domains. / Com o objetivo de desenvolver uma ferramenta computacional que permita a otimização termodinâmica de trocadores de calor, foi implementado um código computacional para resolver as equações de Navier-Stokes num domínio axissimétrico, usando o método dos volumes finitos e diferenças centradas, com esquema temporal explícito de Runge Kutta e acoplamento pressão-velocidade do tipo passo fracionário. Neste trabalho são apresentados resultados da simulação numérica de escoamentos completamente desenvolvidos e com troca de calor, em um tubo de seção circular com nervuras ou obstáculos periodicamente espaçados na direção do escoamento. As simulações foram feitas em dois regimes, laminar e turbulento, fora da região completamente rugosa, e para quatro geometrias diferentes. Nos casos com números de Reynolds mais elevados, foi empregado o modelo de turbulência sub-malha de Smagorinsky com função de amortecimento, para incluir os efeitos das escalas quase bidimensionais não-resolvidas. Em ambos os casos, as variáveis primitivas foram decompostas para empregar condições de contorno periódicas na direção do escoamento e de não-escorregamento nas paredes. Os resultados obtidos em regime laminar são satisfatórios e, em regime turbulento, mostram a deficiência do modelo sub-malha de Smagorinsky, quando aplicado em domínios bidimensionais. / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientadores: Joerg Schleicher, Amelia Novais / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica / Made available in DSpace on 2018-08-06T03:30:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Munerato_FernandoPerin_M.pdf: 1553622 bytes, checksum: 5cb80dbf31a93da9d201b78855292dfc (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Este trabalho aborda a questão de como resolver a equação da onda imagem para o problema de remigração na profundidade através de métodos numéricos. O objetivo deste problema é a reconstrução de uma imagem das camadas geológicas do subsolo a partir de uma imagem previamente migrada com um modelo de velocidade, geralmente, incorreto. Nosso principal objetivo neste trabalho é a investigação de possíveis métodos que possam resolver os problemas que surgiram ao usarmos esquemas explícitos do método de diferenças _nitas na solução da equação da onda imagem em trabalhos anteriores, como, por exemplo, a dispersão numérica. Para isso, estudamos aqui o método de volumes _nitos, assim como esquemas implícitos do método de diferenças _nitas. O método de volumes _nitos possui como característica principal propagar as médias das células da malha ao invés de simplesmente os dados pontuais como é feito no método de diferenças _nitas. As outras tentativas para solucionar o problema da dispersão foram dois tipos de implementação de esquemas implícitos do método de diferenças _nitas, isto é, implementações implícitas de esquemas convencionais avaliados em pontos da malha e um esquema avaliado nos centros das células. A qualidade dos algoritmos estudados foi testada numericamente. Estes testes numéricos mostram que o método de volumes _nitos não é adequado para resolver o problema da dispersão, uma vez que a média calculada a cada passo aumenta o estiramento do pulso. Além disso, as implementações implícitas dos esquemas convencionais mostram o mesmo comportamento de dispersão que as implementações explícitas. Unicamente o esquema centrado foi capaz de melhorar a dispersão numérica em comparação com as implementações anteriores,porém somente para dados contendo exclusivamente baixas freqüências / Abstract: This work approaches the question of how to solve the image-wave equation for depth remigration by numerical methods. The objective is the reconstruction of an image of the geologic layers of the subsoil from a previously migrated image with a different velocity model. Our main objective in this work is the investigation of possible methods that can solve the problems that appeared when using explicit _nite-difference schemes for the solution of the image-wave equation in previous works, particularly numerical dispersion. For this purpose, we study the method of _nite volumes, as well as implicit _nite-difference schemes. The main characteristic of the _nite-volume method is to simply propagate the averages in the cells of the mesh instead of the discretized data themselves as it is done in the _nitedifference method. As another attempt to solve the problem of the dispersion, we study two types of implementation of implicit _nite-difference schemes, that is, implicit implementations of conventional schemes evaluated out the edge of the cell and a scheme evaluated in the center of the cell. The quality of the studied algoritms has been tested numerically. These numerical tests show that the method of _nite volumes is not adequate to solve the problem of dispersion, for the average calculated in each step additionally increases the pulse stretch. Moreover, the implicit implementations of the conventional schemes show the same dispersion behavior as the explicit implementations. Solely the centered scheme was capable to improve the numerical dispersion in comparison with the previous implementations, however only for data containing / Mestrado / Geofisica Computacional / Mestre em Matemática Aplicada

Este trabalho apresenta um estudo sobre a solução numérica da equação geral de advecção-difusão usando uma metodologia numérica conservativa. Para a discretização espacial, é usado o Método de Volumes Finitos devido à natureza conservativa da equação em questão. O método é configurado de modo a ter suas variáveis centradas em centro de célula e, para as variáveis, como a velocidade, centradas nas faces um método de interpolação de segunda ordem é utilizado para um ajuste numérico ao centro. Embora a implementação computacional tenha sido feita de forma paramétrica de maneira a acomodar outros esquemas numéricos, a discretização temporal dá ênfase ao Método de Crank-Nicolson. Tal método numérico, sendo ele implícito, dá origem a um sistema linear de equações que, aqui, é resolvido empregando-se o Método Multigrid-Multinível. A corretude do código implementado é verificada a partir de testes por soluções manufaturadas, de modo a checar se a ordem de convergência prevista em teoria é alcançada pelos métodos numéricos. Um jato laminar é simulado, com o acoplamento entre a equação de Navier-Stokes e a equação geral de advecção-difusão, em um domínio computacional tridimensional. O jato é uma forma de vericar se o algoritmo de geração de malhas adaptativas funciona corretamente. O módulo produzido neste trabalho é baseado no código computacional AMR3D-P desenvolvido pelos grupos de pesquisa do IME-USP e o MFLab/FEMEC-UFU (Laboratório de Dinâmica de Fluidos da Universidade Federal de Uberlândia). A linguagem FORTRAN é utilizada para o desenvolvimento da metodologia numérica e as simulações foram executadas nos computadores do LabMAP(Laboratório da Matemática Aplicada do IME-USP) e do MFLab/FEMEC-UFU. / This work presents a study about the numerical solution of variable coecients advectiondi usion equation, or simply, general advection-diusion equation using a conservative numerical methodology. The Finite Volume Method is choosen as discretisation of the spatial domain because the conservative nature of the focused equation. This method is set up to have the scalar variable in a cell centered scheme and the vector quantities, such velocity, are face centered and they need a second order interpolation to get adjusted to the cell center. The computational code is parametric, in which, any implicit temporal discretisation can be choosen, but the emphasis relies on Crank-Nicolson method, a well-known second order method. The implicit nature of aforementioned method gives a linear system of equations which is solved here by the Multilevel-Multigrid method. The correctness of the computational code is checked by manufactured solution method used to inspect if the theoretical order of convergence is attained by the numerical methods. A laminar jet is simulated, coupling the Navier-Stokes equation and the general advection-diusion equation in a 3D computational domain. The jet is a good way to check the corectness of adaptative mesh renement algorithm. The module designed here is based in a previous implemented code AMR3D-P designed by IME-USP and MFLab/FEMEC-UFU (Fluid Dynamics Laboratory, Federal University of Uberlândia). The programming language used is FORTRAN and the simulations were run in LabMAP(Applied Mathematics Laboratoy at IME-USP) and MFLab/FEMEC-UFU computers.

Submitted by Geandra Rodrigues (geandrar@gmail.com) on 2018-03-27T18:40:16Z No. of bitstreams: 1 lucasarantesberg.pdf: 3559702 bytes, checksum: 8d9fe16ad120323abea361847f6073ee (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2018-03-28T16:27:14Z (GMT) No. of bitstreams: 1 lucasarantesberg.pdf: 3559702 bytes, checksum: 8d9fe16ad120323abea361847f6073ee (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-28T16:27:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 lucasarantesberg.pdf: 3559702 bytes, checksum: 8d9fe16ad120323abea361847f6073ee (MD5) Previous issue date: 2018-02-23 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / As fibras de Purkinje são estruturas fundamentais no processo de propagação do estímulo elétrico do coração. Para que ocorra a contração dos músculos dos ventrículos é necessário que estas fibras estimulem o miocárdio de maneira sincronizada. Porém, certas alterações nas propriedades das células que compõem estas fibras podem proporcionar uma dessincronização do ritmo cardíaco. Isto pode ocorrer através de falhas na propagação do estímulo elétrico devido a bloqueios que ocorrem nas junções que ligam as fibras de Purkinje com o músculo do ventrículo, de modo que esta condição é considerada um estado de risco para arritmias cardíacas. No entanto, a obtenção da estrutura das fibras de Purkinje a partir de um paciente específico é uma tarefa difícil e ela é mandatória para que sejam realizados estudos envolvendo a atividade elétrica do coração. Grande parte destas dificuldades decorre do fato da velocidade de propagação nas fibras de Purkinje ser extremamente rápida, da ordem de 2 a 4 m/s, tornando assim as medições experimentais um desafio. Este trabalho tem por objetivo investigar e analisar quais propriedades podem afetar a velocidade de propagação e o tempo de ativação nas fibras de Purkinje, tais como a geometria das células, a sua condutividade, o acoplamento das fibras com o tecido ventricular e o número de bifurcações existentes na rede. Com intuito de atingir este objetivo, diversas redes de Purkinje foram geradas variando estes parâmetros a fim de se realizar uma análise de sensibilidade. Para a implementação do modelo computacional foi utilizada a equação do monodomínio para descrever matematicamente o fenômeno. Foram utilizados dois modelos celulares específicos para células de Purkinje a fim de modelar as correntes iônicas. A solução numérica foi calculada através do Método dos Volumes Finitos. Os resultados do presente trabalho se mostraram de acordo com os obtidos na literatura, de modo que o modelo foi capaz de validar de maneira satisfatória determinados comportamentos que ocorrem na condução do estímulo elétrico através das fibras de Purkinje, como a velocidade de propagação e o tempo de ativação nestas estruturas. Além disso, o modelo foi capaz de reproduzir o atraso característico na propagação que acontece nas Junções-Músculo-Purkinje. / Purkinje fibers are fundamental structures in the process of propagation of the electrical stimulus of the heart. In order for contraction of the muscles of the ventricles to occur, these fibers need to stimulate the myocardium in a synchronized manner. However, certain changes in the properties of the cells composing these fibers may provide a desynchronization of the heart rate. This can occur through failures in the propagation of the electrical stimulus due to blockages occurring at the junctions that attach the Purkinje fibers to the ventricle muscle, so that this condition is considered a risk state for cardiac arrhythmias. However, obtaining the structure of Purkinje fibers from a specific patient is a difficult task and it is mandatory for studies involving the electrical activity of the heart. Most of these difficulties arise from the fact that the propagation velocity in the Purkinje fibers is extremely fast, ranging from 2 to 4 m/s, thus making experimental measurements a challenge. This work aims to investigate and analyze which properties may affect the propagation velocity and activation time in Purkinje fibers, such as cell geometry, conductivity, coupling of fibers with ventricular tissue and number of bifurcations in the network. In order to reach this goal, several Purkinje networks were generated by varying these parameters in order to perform a sensitivity analysis. For the implementation of the computational model was used the monodomain equations to describe mathematically the phenomenon. Two specific cellular models for Purkinje cells were used to model the ionic currents. The numerical solution was calculated using the Finite Volume Method. The results of the present work were in accordance with those obtained in the literature, so that the model was able to validate in a satisfactory way certain behaviors that occur in the conduction velocity and the activation time of the Purkinje fibers. In addition, the model was able to reproduce the characteristic delay on the propagation that occur at the Purkinje-Muscle-Junctions.

Submitted by Geandra Rodrigues (geandrar@gmail.com) on 2018-10-24T13:02:25Z No. of bitstreams: 1 williammassayukisakaguchiyamashita.pdf: 6136709 bytes, checksum: 40c2acb18069362d16c30a65e17521d1 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2018-11-23T12:20:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 williammassayukisakaguchiyamashita.pdf: 6136709 bytes, checksum: 40c2acb18069362d16c30a65e17521d1 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-11-23T12:20:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 williammassayukisakaguchiyamashita.pdf: 6136709 bytes, checksum: 40c2acb18069362d16c30a65e17521d1 (MD5) Previous issue date: 2018-08-17 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A incidência global dos vírus da Dengue e, mais recentemente, do Zika, Chikungunya e Febre Amarela, tem aumentado o interesse em estudar e compreender a dinâmica populacional do mosquito. Essas doenças são predominantemente disseminadas pelo Aedes aegypti nos países tropicais e subtropicais do mundo. Compreender essa dinâmica é importante para a saúde pública nos países, onde as condições climáticas e ambientais são favoráveis para a propagação destas doenças. Por essa razão, modelos que estudam a dinâmica populacional em uma cidade são de suma importância. Este trabalho discute a modelagem numérica da dinâmica populacional do mosquito Aedes aegypti em uma vizinhança urbana de uma cidade. Em um primeiro momento, apresentamos os resultados teóricos preliminares de modelos unidimensionais. Em seguida, propomos um modelo bidimensional utilizando equações diferenciais parciais. Este modelo permite incorporar fatores externos (vento e inseticidas químicos) e dados topográficos (ruas, blocos de construção, parques, florestas e praias). O modelo proposto foi testado em exemplos envolvendo duas cidades brasileiras (o centro da cidade de Juiz de Fora e a Praia de Copacabana no Rio de Janeiro). / The global incidence of the Dengue virus and, more recently, the Zika, Chikungunya and Yellow Fever, has increased interest in studying and understanding the population dynamics of the mosquito. These diseases are predominantly disseminated by Aedes aegypti in the tropical and subtropical countries of the world. Understanding this dynamics is important for public health in countries, where climatic and environmental conditions are favorable for the spread of these diseases. For this reason, models that study the population dynamics in a city are of short importance. This work discusses the numerical modeling of the population dynamics of the mosquito Aedes aegypti in an urban neighborhood of a city. First, we present the preliminary theoretical results of one-dimensional models. Next, we propose a two-dimensional model using partial differential equations. This model allows incorporating external factors (wind and chemical insecticides) and topographic data (streets, building blocks, parks, forests and beaches). The proposed model was tested in examples involving two Brazilian cities (the city center of Juiz de Fora and Copacabana Beach in Rio de Janeiro).