Made available in DSpace on 2017-07-21T19:25:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CarlosEduardoKrassinskiSoares.pdf: 1234525 bytes, checksum: 758cda42769aa4bdf65a24c3f1cca4ed (MD5) Previous issue date: 2010-12-17 / In this dissertation, we study the physical properties of an open system, composed of two interacting bosonic modes (quantum harmonic oscillators) of different frequencies, with a explicitly time dependent coupling. It is assumed that each of the bosonic modes is under the effect of a thermal reservoir and the dynamics of their quantum properties is studied. In the case of quadratic systems and Gaussian initial states, the quantum properties of the coupled modes evolve in time according to the time evolution of the non-symmetrized second order moment which is described in the framework of the non-unitary evolution of quantum quadratic systems. The dynamical properties are determined by solving systems of differential equations for the second moments. These systems of differential equations have time-dependent coefficients and in the limit of weak coupling, the Method of Multiple Scales for constructing and solving differential equations is applied. This approach determines the differential equations solutions in a perturbative series of an appropriate parameter associated with orders of magnitude of the couplings. In this way it is obtained a description of the temporal behavior of the squeezing and the purity for each mode in the particular cases of parametric amplification and conversion. In this context, it is also considered the problem of the quantitative measure of entanglement, analyzing its dynamical behavior for different values of the system parameters and Gaussian initial states configurations. / Nesta dissertação, estudam-se propriedades físicas de um sistema aberto, composto por dois modos bosˆonicos interagentes (osciladores harmônicos quânticos) de frequências distintas, com o acoplamento explicitamente dependente do tempo. Assume-se cada um dos modos bosônicos sob efeito de reservatórios téermicos e analisa-se a dinâmica de suas propriedades quânticas. Em se tratando de sistemas quadraticos e estados iniciais Gaussianos, determina-se a evolução ao temporal das propriedades dos modos acoplados a partir da evolução ao temporal dos momentos de segunda ordem não o simetrizados na formulação de sistemas quadraticos de evolucção não unitária. As propriedades dinamicas são o determinadas solucionando-se sistemas de equacões diferenciais para os segundos momentos não simetrizados. Sendo sistemas de equções diferenciais com coeficientes dependentes do tempo, no limite do acoplamento fraco, aplica-se o Método das Escalas Múltiplas para a construção e a resolução das equações diferenciais, determinando-se suas soluções em séries perturbativas em um parâmetro adequado, associado as ordens de grandeza dos acoplamentos. Dessa maneira, analisa-se a dinâmica da medida de compressão e da pureza para os casos da amplificação e conversão paramétrica para diferentes valores de parâmetros de estados iniciais. Neste contexto, considera-se também o problema da medida quantitativa do emaranhamento, analisando seu comportamento para diferentes conjuntos de parˆametros do sistema e configurações de estados iniciais Gaussianos.

Made available in DSpace on 2016-04-25T18:39:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Armando Cesar Oka.pdf: 906064 bytes, checksum: be230dec20e823ef7d6c3f6d173ade7b (MD5) Previous issue date: 2012-06-11 / This study, entitled Cash Flow Management by the Double Entry Bookkeeping System and Accrual Basis Accounting and conducted by Armando César Oka, aims at filling the existing gap on Cash Flow exposing the issue of its construction by applying the Double Entry Bookkeeping System and Accrual Basis Accounting under the hypothesis of a single electronic database for building Cash Flow, Balance Sheet and Income Statement for the year. It shows the accountants the Cash Flow as an object of study due to the importance given to this instrument by public and private entities as well as rescuing liquidity of the leading for profit accounting. Carrying on the academic work and the exploratory researches conducted by the researcher of this study, it exposes the reason for the application of the Double Entry Bookkeeping System and Accrual Basis Accounting to the Cash Flow and for its experiment in a legal entity, getting result by using the Cash Flow Statement. The experiment led the researcher to look for clarification, in the existing literature, regarding the results obtained in the Cash Flow Statement. It also led him to make a structural comparison to the Balance Sheet and Income Statement for the year due to the application of the Double Entry Bookkeeping System and Accrual Basis Accounting in the last two instruments. The conclusion of this study is that it is possible to apply the Double Entry Bookkeeping System and Accrual Basis Accounting in Cash Flow by getting an evidence with liquidity characteristics / Este estudo, efetuado por Armando César Oka, intitulado Fluxo de Caixa Gerencial pelo Método das Partidas Dobradas e Regime de Competência , tem como objetivo a pretensão de preencher a lacuna existente sobre o Fluxo de Caixa, expondo a questão de sua construção mediante a aplicação do Método das Partidas Dobradas e Regime de Competência, sob a hipótese de utilização de um só banco de dados eletrônico para a construção do Fluxo de Caixa, do Balanço Patrimonial e da Demonstração de Resultado do Exercício (DRE). Vem mostrar aos contadores o Fluxo de Caixa como objeto de estudo em virtude da importância dada para este instrumental pelas entidades públicas e privadas, resgatando a liquidez da preponderante contabilidade voltada ao lucro. Em continuidade ao trabalho de formação acadêmica e pesquisas exploratórias efetuadas por este pesquisador, expõe a razão da aplicação do Método das Partidas Dobradas e Regime de Competência ao Fluxo de Caixa e de seu experimento em uma entidade jurídica, obtendo o resultado mediante a Demonstração de Fluxo de Caixa. O experimento levou este pesquisador a buscar na literatura existente esclarecimentos dos resultados obtidos na Demonstração de Fluxo de Caixa e uma comparação estrutural ao Balanço Patrimonial e Demonstração do Resultado do Exercício em virtude da aplicação, nestes dois últimos instrumentais, do Método das Partidas Dobradas e Regime de Competência. A conclusão alcançada é que é possível aplicar o Método das Partidas Dobradas e Regime de Competência no Fluxo de Caixa, obtendo-se uma evidenciação com características voltadas à liquidez

Para uma análise mais exata do sistema estrutural, é necessário um estudo do comportamento interativo entre as diversas partes que o compõe, entre eles, destaca-se a interação entre os elementos de fundação e o maciço de solos. Neste trabalho foram desenvolvidas formulações numéricas para a análise da interação estaca-solo via acoplamento entre diferentes métodos numéricos: método dos elementos de contorno, método dos elementos finitos e método das diferenças finitas. As estacas podem estar submetidas a carregamentos horizontais, verticais e momentos aplicados em seu topo. Nestas formulações foram utilizadas, além das equações integrais de deslocamentos, as equações de suas derivadas, levando a um grau maior de singularidade, porém permitindo a adoção de aproximações mais refinadas para os deslocamentos e tensões ao longo da estaca. Todos os deslocamentos e suas derivadas referentes à estaca foram compatibilizados com os correspondentes do solo. Desenvolvidas as formulações, feito o devido acoplamento entre eles, foram analisados exemplos, que foram comparados com os resultados obtidos por outros pesquisadores, demonstrando sua validade. / For a more accurate analysis of the structural system, it is necessary to study the interactive behavior between the various parts that compose it, among them, there is the interaction between the foundation elements and massive soil. In this work, numerical formulations were developed for the analysis of pile-soil interaction by coupling between different numerical methods: the boundary element method, finite element method and finite difference method. Piles can be subjected to horizontal loads, vertical and moments applied on its top. In these formulations were used in addition to the displacement integral equations, the equations of their derivatives, leading to a higher degree of uniqueness but allowing the adoption of more sophisticated approaches to displacements and contact tractions along the pile. All displacements and their derivatives relating to the pile were matched with the corresponding soil. Developed formulations made due coupling between them were analyzed examples, which were compared with results obtained by other authors, demonstrating its validity.

A presente tese se refere a três principais objetivos. Um objetivo foi desenvolver um código de simulação numérica direta para simulação de ondas de instabilidade em um escoamento de Poiseuille plano. O outro objetivo foi analisá-Io através do Método das Soluções Manufaturadas (MMS), e por fim, um terceiro objetivo foi estudar o regime não-linear da evolução de trens de ondas modulados em um escoamento de Poiseuille plano. O código resolve numericamente, com diferenças finitas de ordem de precisão alta e métodos pseudo espectrais, as equações de Navier-Stokes tri-dimensionais e incompressíveis numa formulação vorticidade-velocidade. O MMS é um método de verificação de código mais completo que os normalmente usados, por exemplo, comparação com teoria de estabilidade linear. O código usa diferenças finitas de ordem alta de precisão, mas com diferentes ordens em diferentes regiões do domínio. O MMS é pouco utilizado neste tipo de código. Concluiu-se que estes códigos em geral não operam na chamada faixa assintótica de erro. Na faixa de trabalho, a ordem do erro varia no domínio computacional de forma consistente com os métodos numéricos empregados. Isto permite, entre outras coisas, a otimização do esquema numérico. Após os testes de verifição, simulações numéricas dos trens de ondas foram realizadas. A análise dos resultados foi feita através das teorias de instabilidade primária e secundária e teoria fracamente não-linear. Foi estudado um trem de ondas modulado numa região do diagrama de instabilidade onde vários estudos para ondas mono cromáticas foram realizados. Os resultados sugeriram que nesta região o regime não-linear de transição dos trens de ondas modulados é governado pela instabilidade tipo-K. Com a redução da amplitude inicial de perturbação um cenário mais complexo, que pode estar envolvendo outros mecanismos, foi observado. Casos mais próximos ao primeiro ramo do diagrama também foram estudados. Nesta região a teoria linear prevê ondas tri-dimensionais sendo as mais instáveis, fato que poderia favorecer a ocorrência da chamada transição oblíqua. Os resultados indicaram que o trem de ondas modulado se divide em duas regiões que tendem-se afastar uma da outra. Apesar de estar associado com a instabilidade linear, este comportamento não havia sido antecipado na literatura. Neste cenário, para trens de ondas modulados isolados, o regime não-linear não pode ser correlacionado claramente com nenhum dos cenários clássicos de transição. Neste contexto transição oblíqua pode estar restrito a situações que envolvem a interação entre trens de ondas modulados. / The current thesis had three objectives. The first objective was to develop a code of direct numerical simulation (DNS) to simulation of waves of instability in a plane Poiseuille flow. The other main objective was to analyze it through the method of manufactured solutions (MMS). Finally, a third objective was to study the nonlinear regime of spanwise modulated wavetrains in a plane Poiseuille flow. Using high-order finite differences and pseudo-spectral methods, the DNS code solved the incompressible three-dimensional Navier-Stokes equations in a vorticity-velocity formulation. The MMS is a verification method more complete than the others more often used, for example, comparison with linear stability theory. The code used different high-order finite differences in different regions of the domain. The MMS has been little used for this type of code. It was concluded that these codes generally do not operate in the so-called errar asymptotic range. In the working range, the observed arder changes in the computational domain in a manner consistent with the numerical methods employed. This allows, among other things, optimization of the numerical scheme. After testing, numerical simulations of the wavetrains were performed. The analysis of the results was made based on the primary and secondary instability theories and weakly non-linear theory. A modulated wavetrain was studied in a region of the stability diagram where several studies for monochromatic waves were performed. The results suggested that in this region the non-linear regime of transition of the modulation wavetrain is governed by the K-type instability. With the reduction of the magnitude of the initial disturbance, a more complex scenario, which may involve other mechanisms, was observed. Cases near the first branch of the instability diagram were also studied. In this region, the linear theory predicts tri-dimensional waves are the most unstable, a fact that could lead to the so-called oblique transition. The results indicated that the modulated wavetrain divided into two regions, which tend move further from each other. Despite being associated with the linear instability, this behavior was not anticipated in the literature. In this scenario, for isolated modulated wavetrains, the non-linear system could not be clearly correlated with any of the classic scenarios of transition. In this context, oblique transition may perhaps to situations involving the interaction between modulated wavetrains.

O som gerado por escoamentos, também conhecido como aeroacústica, tem se tornado cada vez mais importante em áreas industriais diversas desde aviação comercial até aparelhos eletrodomésticos, afetando diretamente os requisitos necessários para o desenvolvimento de novos produtos. Um caso particular é o ruído gerado por válvulas de compressores herméticos de refrigeração, sendo o compressor a principal fonte de ruído em refrigeradores domésticos. O presente trabalho tem por objetivo iniciar o desenvolvimento de uma ferramenta confiável de simulação capaz de auxiliar engenheiros na predição de problemas de aeroacústica, especialmente um que possa no futuro ser utilizado para estudar o ruído gerado pelo escoamento em válvulas de compressores herméticos. Para isso, foi desenvolvido um código para simulação numérica direta de aeroacústica. Utilizou-se processamento paralelo com decomposição de domínio para usar Simulação Numérica Direta em um tempo factível; esquemas de discretização espaciais e temporais de alta ordem para minimizar ao máximo os fenômenos de dissipação e dispersão do escoamento e das ondas acústicas e uma série de tratamentos no domínio como filtragem e estiramento da malha como também condições de contorno características com o intuito de obter uma solução adequada para estudo de aeroacústica. Assim, são apresentadas todas as etapas desenvolvidas no equacionamento, implementação e verificação. A verificação foi realizada segundo um processo matemático formal (Método das Soluções Manufaturadas) com o qual obteve-se que a ordem de precisão dos cálculos era a mesma da ordem formal dos esquemas de discretização utilizados para todas as variáveis. Também obteve-se a mesma concordância para análise do divergente da velocidade, verificando o código para simulação numérica direta de aeroacústica. Posteriormente, foram realizadas simulações de escoamentos compressíveis cisalhantes e seus resultados comparados com dados apresentados em literatura. Também foram calculadas as taxas de amplificação de perturbações e comparadas com a Teoria de Estabilidade Linear. Novamente, foram obtidos resultados satisfatórios nessas etapas, mostrando que a implementação do código DNS está verificada. / Sound generated by flow, known as aeroacoustics, is becoming more important in several industrial areas from commercial aircraft to household appliances, affecting directly the requirements to the development of new products. A particular case is the noise generated by valves of refrigeration hermetic compressors, being the compressor the main noise source in household refrigerators. This work has the goal of initiate the development of a reliable tool able to help engineers to predict aeroacoustics problems, specially one that can be used in the future to study the noise generated by the flow in valves of hermetic compressors. To do so, it was developed a numerical code to perform direct numerical simulation of aeroacoustics. It was used parallel processing with domain decomposition to use Direct Numerical Simulation in a feasible time; high order temporal and spatial discretization schemes to minimize the most the dispersion and dissipation phenomena of the flow field and of the acoustics waves and a series of treatments in the domain as filtering and mesh stretching as well as characteristics boundary conditions aiming a proper solution to study aeroacoustics. Thus, here all the steps developed in the formulation, implementation and verification are presented . The verification was done according to a formal mathematical procedure (Method of Manufactured Solutions) with which was found that the precision order of the calculations was the same of the formal order of the used discretization schemes for all variables. The same agreement was also obtained to the analysis of the divergence of the velocity, verifying the code to direct numerical simulation of aeroacoustics. Posteriorly, it were simulated shear compressible flows and the results were compared to literature data. Also, it were calculated the amplification rates of the disturbances and compared to Linear Stability Theory. Once more, it was obtained satisfactory results in these steps, showing that the implementation of the DNS code is verified.

SANTOS, Marcio Costa. Experimentos computacionais com implementações de conjunto por endereçamento direto e o problema de conjunto independente máximo. 2013. 78 f. Dissertação (Mestrado em ciência da computação)- Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2013. / Submitted by Elineudson Ribeiro (elineudsonr@gmail.com) on 2016-07-11T19:04:45Z No. of bitstreams: 1 2013_dis_mcsantos.pdf: 1370695 bytes, checksum: f82fbf8bcae3901a15066e6d39ac2720 (MD5) / Approved for entry into archive by Rocilda Sales (rocilda@ufc.br) on 2016-07-20T11:59:49Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_dis_mcsantos.pdf: 1370695 bytes, checksum: f82fbf8bcae3901a15066e6d39ac2720 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-20T11:59:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_dis_mcsantos.pdf: 1370695 bytes, checksum: f82fbf8bcae3901a15066e6d39ac2720 (MD5) Previous issue date: 2013 / The use of bit vectors is a usual practice for represent sets by direct addressing with the aim of reduce memory consumed and improve efficiency of applications with the use of bit parallel techniques. In this text, we study implementations for represent sets by direct addressed. The basic structure in this implementations is the bit vector. Besides that basic implementation, we implement two variations also. The first one is a stratification of the bit vector, while the second uses a hash table. The operations linked to the implemented structure are include and remove an element and the union and intersection of two sets. Especial attention is given to the use of bit parallel in this condition. The implementation of the different structures in this work use an base interface and a base abstract class, where the operations are defined and the bit parallel is used. An experimental comparative between this structures is carry out using enumerative algorithms for the maximum stable set problem. Two approaches are used in the implementation of the enumerative algorithms for the maximum stable set problem, both using the bit parallel in the representation of the graph and on the operations with subsets of vertices. The first one is a known branch-and-bound algorithm and the second uses the Russian dolls method. In both cases, the use of bit parallel improve efficiency when the lower bounds are calculated based in a clique cover of the vertices. The results of computational experiments are presented as comparison between the two algorithms and as an assessment of the structures implemented. These results show that the algorithm based on the method Russian Dolls is more efficient regarding runtime and the memory consumed. Furthermore, the experimental results also show that the use stratification and hash tables also allow more efficiency in the case of sparse graphs. / A utilização de vetores de bits é prática corrente na representação de conjuntos por endereçamento direto com o intuito de reduzir o espaço de memória necessário e melhorar o desempenho de aplicações com uso de técnicas de paralelismo em bits. Nesta dissertação, examinamos implementações para representação de conjuntos por endereçamento direto. A estrutura básica nessas implementações é o vetor de bits. No entanto, além dessa estrutura básica, implementamos também duas variações. A primeira delas consiste em uma estratificação de vetores de bits, enquanto a segunda emprega uma tabela de dispersão. As operações associadas às estruturas implementadas são a inclusão ou remoção de um elemento do conjunto e a união ou interseção de dois conjuntos. Especial atenção é dada ao uso de paralelismo em bits nessas operações. As implementações das diferentes estruturas nesta dissertação utilizam uma interface e uma implementação abstrata comuns, nas quais as operações são especificadas e o paralelismo em bits é explorado. A diferença entre as implementações está apenas na estrutura utilizada. Uma comparação experimental é realizada entre as diferentes estruturas utilizando algoritmos enumerativos para o problema de conjunto independente máximo. Duas abordagens são utilizadas na implementação de algoritmos enumerativos para o problema de conjunto independente máximo, ambas explorando o potencial de paralelismo em bits na representação do grafo e na operação sobre subconjuntos de vértices. A primeira delas é um algoritmo do tipo {em branch-and-boound} proposto na literatura e a segunda emprega o método das bonecas russas. Em ambos os casos, o uso de paralelismo em bits proporciona ganhos de eficiência quando empregado no cálculo de limites inferiores baseados em cobertura por cliques. Resultados de experimentos computacionais são apresentados como forma de comparação entre os dois algoritmos e como forma de avaliação das estruturas implementadas. Esses resultados permitem concluir que o algoritmo baseado no método das bonecas russas é mais eficiente quanto ao tempo de execução e quanto ao consumo de memória. Além disso, os resultados experimentais mostram também que o uso de estratificação e tabelas de dispersão permitem ainda maior eficiência no caso de grafos com muito vértices e poucas arestas.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Apresenta-se uma abordagemnumérica para ummodelo que descreve a formação de padrões por sputtering iônico na superfície de ummaterial. Esse processo é responsável pela formação de padrões inesperadamente organizados, como ondulações, nanopontos e filas hexagonais de nanoburacos. Uma análise numérica de padrões preexistentes é proposta para investigar a dinâmica na superfície, baseada em ummodelo resumido em uma equação anisotrópica amortecida de Kuramoto-Sivashinsky, em uma superfície bidimensional com condições de contorno periódicas. Apesar de determinística, seu caráter altamente não-linear fornece uma rica gama de resultados, sendo possível descrever acuradamente diferentes padrões. Umesquema semi implícito de diferenças finitas com fatoração no tempo é aplicado na discretização da equação governante. Simulações foram realizadas com coeficientes realísticos relacionados aos parâmetros físicos (anisotropias, orientação do feixe, difusão). A estabilidade do esquema numérico foi analisada por testes de passo de tempo e espaçamento de malha, enquanto a verificação do mesmo foi realizada pelo Método das Soluções Manufaturadas. Ondulações e padrões hexagonais foram obtidos a partir de condições iniciais monomodais para determinados valores do coeficiente de amortecimento, enquanto caos espaço-temporal apareceu para valores inferiores. Os efeitos anisotrópicos na formação de padrões foramestudados, variando o ângulo de incidência. / A numerical approach is presented for amodel describing the pattern formation by ion beam sputtering on a material surface. This process is responsible for the appearance of unexpectedly organized patterns, such as ripples, nanodots, and hexagonal arrays of nanoholes. A numerical analysis of preexisting patterns is proposed to investigate surface dynamics, based on a model resumed in an anisotropic damped Kuramoto-Sivashinsky equation, in a two dimensional surface with periodic boundary conditions. While deterministic, its highly nonlinear character gives a rich range of results, making it possible to describe accurately different patterns. A finite-difference semi-implicit time splitting scheme is employed on the discretization of the governing equation. Simulations were conducted with realistic coefficients related to physical parameters (anisotropies, beam orientation, diffusion). The stability of the numerical scheme is analyzed with time step and grid spacing tests for the pattern evolution, and the Method ofManufactured Solutions has been used to verify the scheme. Ripples and hexagonal patterns were obtained from amonomodal initial condition for certain values of the damping coefficient, while spatiotemporal chaos appeared for lower values. The anisotropy effects on pattern formation were studied, varying the angle of incidence.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:55:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6624.pdf: 8550248 bytes, checksum: 5ec0bd60b54af457950d157adeb2bc97 (MD5) Previous issue date: 2015-03-13 / Universidade Federal de Sao Carlos / Este trabalho visa a otimização não-linear restrita usando o Método das Tolerâncias Flexíveis (FTM) e na aplicação do mesmo na síntese de sistemas de integração mássica. A integração mássica é uma técnica que permite a compreensão global do fluxo de massa dentro do processo, e emprega tais conhecimentos na identificação de melhorias de desempenho e otimização da geração e mapeamento de espécies ao longo do processo. A integração de massa baseia-se nos princípios fundamentais da engenharia química combinada com a análise do sistema usando ferramentas gráficas e de otimização. Neste contexto, o método direto de otimização foi usado como base para melhorias a fim de tornar possível sua aplicação em problemas de síntese de processo, especialmente a integração de massa. O Método das Tolerância Flexíveis é um método direto de otimização que apresenta algumas vantagens como simplicidade e a capacidade de lidar com igualdade e desigualdade sem empregar o cálculo de derivadas. O método utiliza duas buscas para satisfazer a restrição de viabilidade. A busca externa é uma variação do método de Nelder-Mead (ou o método Poliedro Flexível ou FPM) que minimiza a função objetivo. A busca interna minimiza o valor da função formada pelas restrições de igualdade e/ou desigualdade do problema. Esta busca interna pode ser realizada por qualquer método de otimização não linear irrestrita. Neste trabalho, o método das tolerâncias flexíveis foi hibridizado com diferentes métodos irrestritos para realizar a busca interna: BFGS (Método de Broyden, Fletcher, Goldfarb and Shanno) e Powell modificado. O método estocástico do Enxame de Partículas (PSO) também foi empregado para efetuar a inicialização e geração do ponto de partida viável para sequencial aplicação do método deiii terminístico (FTM e modificações). Outras modificações testadas foram o escalonamento de variáveis, a utilização de parâmetros adaptativos Nelder-Mead e a adição de uma barreira. Os algoritmos propostos neste trabalho foram aplicados a um conjunto de problemas nãolineares restritos que compreende problemas de otimização reais. Os códigos que apresentaram melhor desempenho foram o Método Modificado das Tolerâncias Flexíveis com variáveis escalonadas (MFTMS) e o híbrido FTMS-PSO (o Método das Tolerância Flexíveis com escalonamento de variáveis e hibridizado com PSO). Estes melhores códigos foram aplicados com sucesso na solução de problemas de integração em massa. Os resultados encontrados neste trabalho demonstram a capacidade de métodos simples e diretos em lidar com problemas de otimização complexos, como os problemas de integração mássica. Além disso, um problema inédito de integração mássica proposto neste trabalho, a integração mássica de uma biorefinaria de cana-de-açúcar incluindo 1G, 2G e 3G, foi resolvido com êxito com os métodos propostos neste trabalho (MFTMS e FTMS-PSO). A primeira geração (1G) inclui a produção de etanol utilizando o caldo da cana-de-açúcar e produção de vapor e eletricidade pela cogeração. A segunda geração (2G) utiliza a biomassa lignocelulósica para produção de etanol pela rota bioquímica. A terceira geração (3G) inclui a utilização de algas para produção de biocombustíveis (etanol e biodiesel). Os resultados deste estudo de caso fornecem uma indicação de uma forma economicamente viável de conseguir avanços substanciais em termos de consumo de água e redução da poluição. / This work is focused in constrained nonlinear optimization using the Flexible Tolerance Method (FTM) and in applying in systems synthesis of mass integration. Mass integration is a technique that allows an overall understanding of the mass flow within the process, and employs such knowledge in identification of performance improvements and optimization of the generation and mapping of species throughout the process. The mass integration is based on the fundamental principles of chemical engineering combined with system analysis using graphical and optimization tools. In this context, the direct method of optimization was used as the basis for improvements in order to make possible the application in process synthesis problems, especially mass integration. The Flexible Tolerance Method is a direct method of optimization that present some advantages as simplicity, the ability to lead with equality and inequality constraints without employ derivative calculus. The method uses two searches to satisfy feasibility constraint. The external search is a variation of the Nelder-Mead method (or the Flexible Polyhedron method or FPM). This one seeks to minimizes the objective function. The internal search minimizes the value of the positive function for all equality and/or inequality constraints of the problem. This internal search can be performed by any unconstrained nonlinear optimization method. In this work, the Flexible Tolerance Method was hybridized with different unconstrained methods to perform the inner search: the BFGS (Broyden, Fletcher, Goldfarb and Shanno Method) and the modified Powell. The stochastic PSO method was also employed to perform the initialization and generation of the feasible start point to sequential application of the determination method i (FTM and modifications). Others modifications tested were the scaling of variables, the use of Nelder-Mead adaptive parameters and the addition of a barrier. The algorithms proposed in this work were applied to a benchmark of constrained nonlinear problems that comprises real world optimization problems. The best codes obtained were the Modified Flexible Tolerance Method Scaled (MFTMS) and the hybrid FTMS-PSO (the Flexible Tolerance Method with scaling of variables hybridized with PSO (Particle Swarm Optimization)). These best codes were applied with success in the solution of mass integration problems. The results found in this work demonstrate the capacity of simple and direct methods in deals with complex optimization problems, as the mass integration problems. Additionally an inedited problem of mass integration proposed in this work, the mass integration of 1G, 2G and 3G sugarcane biorefinery was successful solved with the methods proposed in this work (MFTMS and FTMS-PSO). The first generation (1G) includes the ethanol production using the sugarcane juice and production of vapor and electricity throughout cogeneration. The second generation (2G) includes the ethanol production using the lignocellulosic biomass feedstock via the biochemical route. The third generation (3G) includes the algae use for production of biofuels (ethanol and biodiesel). The findings of this study case provide an indication of an economically viable way of achieving substantial advances in terms of water consumption and pollution reduction.

Submitted by Maike Costa (maiksebas@gmail.com) on 2016-03-22T11:11:05Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1833639 bytes, checksum: aaa2e895cd2ba1edb07718225c7443ba (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-22T11:11:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1833639 bytes, checksum: aaa2e895cd2ba1edb07718225c7443ba (MD5) Previous issue date: 2013-07-26 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / In this work, we classify the solutions of the equation u + fue = 0 in R2 or R2 +. For this, we use basically the Moving Planes Method and and Moving Spheres Method. These methods ensure monotonicity and radial symmetry of the solution under certain conditions. The first method was used to study the case f 1 in R2 when RR2 eu is finite. The other was used to verify that the equation has no solution when f is a continuous function and radially symmetric, monotone in the region which has positive image and not constant. The latter method was also applied to the study of the problem ( u + eu = 0 em R2 +; @u @t = ceu=2 sobre @R2 +; for = 1; = 􀀀1 or = 0, modifying the conditions under the finiteness of RR2 + eu and R@R2 + eu=2. In most cases, when the equation has the solution, it was verified that the radially symmetrical. From this symmetry, we transform our Partial Differential Equations for Ordinary Differential Equations and we classify their solutions. / Neste trabalho, classificamos as soluções da equação u + feu = 0 em R2 ou R2 +. Para isso, utilizamos basicamente o Método dos Planos Móveis e o Método das Esferas Móveis, garantindo, sob certas condições a monotonicidade e a simetria radial da solução. O primeiro método foi usado para estudarmos o caso f 1, em R2 com RR2 eu finito. O outro foi utilizado para verificar que a equação não tem solução quando f é uma função contínua, radialmente simétrica e monótona na região em que tem imagem positiva e não constante. Este último método também foi aplicado no estudo do problema ( u + eu = 0 em R2 +; @u @t = ceu=2 sobre @R2 +; para = 1; = 􀀀1 ou = 0, modificando as condições em relação a finitude das integrais RR2 + eu e R@R2 + eu=2. Na maioria dos casos em que a equação tem solução, verificamos que esta era a radialmente simétrica. A partir dessa simetria, transformamos nas equações diferenciais parciais em equações diferenciais ordinárias e podemos classificar suas soluções.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Apresenta-se uma abordagemnumérica para ummodelo que descreve a formação de padrões por sputtering iônico na superfície de ummaterial. Esse processo é responsável pela formação de padrões inesperadamente organizados, como ondulações, nanopontos e filas hexagonais de nanoburacos. Uma análise numérica de padrões preexistentes é proposta para investigar a dinâmica na superfície, baseada em ummodelo resumido em uma equação anisotrópica amortecida de Kuramoto-Sivashinsky, em uma superfície bidimensional com condições de contorno periódicas. Apesar de determinística, seu caráter altamente não-linear fornece uma rica gama de resultados, sendo possível descrever acuradamente diferentes padrões. Umesquema semi implícito de diferenças finitas com fatoração no tempo é aplicado na discretização da equação governante. Simulações foram realizadas com coeficientes realísticos relacionados aos parâmetros físicos (anisotropias, orientação do feixe, difusão). A estabilidade do esquema numérico foi analisada por testes de passo de tempo e espaçamento de malha, enquanto a verificação do mesmo foi realizada pelo Método das Soluções Manufaturadas. Ondulações e padrões hexagonais foram obtidos a partir de condições iniciais monomodais para determinados valores do coeficiente de amortecimento, enquanto caos espaço-temporal apareceu para valores inferiores. Os efeitos anisotrópicos na formação de padrões foramestudados, variando o ângulo de incidência. / A numerical approach is presented for amodel describing the pattern formation by ion beam sputtering on a material surface. This process is responsible for the appearance of unexpectedly organized patterns, such as ripples, nanodots, and hexagonal arrays of nanoholes. A numerical analysis of preexisting patterns is proposed to investigate surface dynamics, based on a model resumed in an anisotropic damped Kuramoto-Sivashinsky equation, in a two dimensional surface with periodic boundary conditions. While deterministic, its highly nonlinear character gives a rich range of results, making it possible to describe accurately different patterns. A finite-difference semi-implicit time splitting scheme is employed on the discretization of the governing equation. Simulations were conducted with realistic coefficients related to physical parameters (anisotropies, beam orientation, diffusion). The stability of the numerical scheme is analyzed with time step and grid spacing tests for the pattern evolution, and the Method ofManufactured Solutions has been used to verify the scheme. Ripples and hexagonal patterns were obtained from amonomodal initial condition for certain values of the damping coefficient, while spatiotemporal chaos appeared for lower values. The anisotropy effects on pattern formation were studied, varying the angle of incidence.