A evolução do código genético foi analisada por Hornos & Hornos segundo um modelo algébrico baseado em um processo de quebra de simetria induzido pela cadeia de álgebras de Lie, sp (6) &#8835 sp (4) &#8853 su (2) &#8835 su (2) &#8853 su (2) &#8853 su (2). Inserindo a álgebra sp (6) numa álgebra unitária de maior dimensão e possível estender a analise, bem conhecida para os grupos unitários, a serie simplética. Construímos aqui polinômios em termos de operadores de destruição que constituem uma base para a representação irredutível da álgebra sp (6) na cadeia canônica. A eles associamos os aminoácidos e os códons, seguindo o principio do modelo algébrico para evolução do código genético. Implementamos toda a ação dos operadores em linguagem algébrica Maple, com o recurso de realizar simplificações por meio de um produto escalar. Podemos, realizar ações de qualquer função analítica dos elementos desta álgebra simplética sobre estes vetores de estado alem do Hamiltoniano de Hornos - que consiste de operadores de Casimir com ação conhecida. Verificamos aqui que algumas transições produzidas pelos geradores seguem simetrias de reflexão no diagrama de pesos. Por outro lado encontramos regras de seleção estabelecidas pela simetria simplética e pela cadeia especifica. Discutimos as ações dos geradores do grupo sp (6) baseado num novo assignment que sob certas hipóteses de simetrias se mostrou único / The evolution of the genetic code has been discussed by Hornos & Hornos with an algebraic model based on the chain of Lie algebras, sp (6) &#8835 sp (4) &#8853 su (2) &#8835 su (2) &#8853 su (2) &#8853 su (2). By embedding the sp(6) algebra into a unitary algebra of larger dimension, it\'s possible to extend a previous analysis, which holds for unitary groups, to the simpletic series. We construct here, following a procedure developed by Marcos Moshinsky, polynomials in terms of creation operators, which form a basis for the irreducible representation of the sp (6) algebra in the canonical chain. To these polynomials, truly vector states, we associate, in the light of the algebraic aproach for the evolution of the genetic code, the amino acids and the codons. All operator action was provided by a maple procedure that uses a scalar product based on simplification routine. Therefore we can perform actions of any analytic function of the simpletic algebra operators on these vector states besides the Hornos\'s Harniltonian - which by its turn consists of Casimirs with a known action. We find here that some transitions produced by the generators follow reflectional symmetries in the weight diagram, together with selection rules imposed by the simpletic underground symmetries of the representation and the specific chain. We discuss the operator actions based on the new assignment, which was proved to be unique under symmetry hypothesis

Propõe-se um novo método D-bar de Tomografia por Impedância Elétrica (TIE) para obter, simultaneamente, a condutividade e a permitividade de um domínio 2-D. O algoritmo direto baseia-se na prova de existência e unicidade do artigo de E. Francini [1]. A caracterização de tecidos biológicos é fortemente facilitada a partir do conhecimento de suas propriedades elétricas. Particularmente, nas aplicações médicas de TIE há grande interesse na permitividade, uma vez que, vários autores tem apresentado critérios para distinguir patologias baseados nesta propriedade, um exemplo constitui a determinação de presença ou ausência de sangue em líquidos acumulados no pulmão. Realizam-se testes com dados simulados numericamente e experimentais com o propósito de verificar e entender as propriedades, capacidades e limitações do algoritmo implementado. No caso dos testes numéricos, é desenvolvido um programa que resolve o problema direto da admitividade, o qual permite calcular conjuntos de dados de voltagem numéricos. São simulados dados aplicando padrões de corrente trigonométricos e por pares. As soluções exponencialmente crescentes do problema inverso são parte essencial do algoritmo e devem ser decompostas nas bases dos padrões de injeção de corrente. A compreensão da natureza destas decomposições para padrões de injeção trigonométricos e por pares, levou ao estabelecimento de especificações no projeto de um sistema de TIE para este algoritmo. Os resultados encorajadores numéricos e experimentais obtidos nas reconstruções de condutividade e permitividade, quanto à resolução espacial e às magnitudes, indicam que o algoritmo é promissor para uso clínico. / This work proposes a new D-bar method of Electrical Impedance Tomography (EIT) for reconstructing the conductivity and permittivity simultaneously in a 2-D domain. The direct algorithm presented is based on the existence and uniqueness proof by E. Francini [1]. Biological tissue characterization is strongly facilitated by the knowledge of its electric properties. In EIT medical applications there is great interest in the permittivity as an additional property for distinguishing pathologies. For instance, the determination of presence or absence of blood in fluid accumulation in the lung. Numerical and experimental data tests are carried out in order to verify and understand the properties, capabilities and limitations of the implemented algorithm. A numerical phantom to solve the forward admittivity problem is developed which allows to simulate voltage data sets. Trigonometric and pairwise injection current patterns are applied. Exponentially growing solutions of the inverse problem are a key part of the algorithm, which have to be expanded in terms of the current patterns. Understanding the nature of these expansions for trigonometric and pairwise injection current patterns leads to a set of specifications in the design of an EIT system for this algorithm. The encouraging numerical and experimental results obtained in conductivity and permittivity reconstructions, regarding the magnitude and spatial resolution, indicate that the algorithm is promising for clinical use.

Neste trabalho desenvolveu-se desenvolver uma versão sem linearizações do método D-bar para Tomografia por Impedância Elétrica (TIE). O problema inverso de TIE é não-linear e mal-posto. O algoritmo baseia-se na prova de existência e unicidade de Adrian Nachman [Ann. of Math. 143 (1996)] para domínios com distribuição de condutividade duas vezes diferenciáveis. O método faz uso de uma Transformada de Fourier não-linear chamada scattering transform, e o caráter mal-posto do Problema Inverso torna-se evidente no cálculo desta transformada, mais especificamente na determinação das soluções Complex Geometrical Optics (CGO). Atuais implementações práticas do método D-bar para padrões trigonométricos tem aproximado os valores na fronteira das soluções CGO por seu comportamento assintótico no cálculo da scattering transform, o que constitue uma linearização nesta etapa específica do método. Neste trabalho calcula-se a scattering transform a partir das soluções exponencialmente crescentes, o que implica calcular as funções Green de Faddeev, com o objetivo de encontrar imagens com maior resolução espacial e precisão nos valores de condutividade por ter resolvido o problema não-linear de forma completa. Dados de simulação numérica e experimentais usando padrões de injeção pula eletrodos e trigonométricos foram usados na avaliação do método. As imagens obtidas apresentam comportamento diferente em função do padrão de injeção utilizado. Do cálculo completo da transformada scattering resultam imagens com melhor resolução espacial. As imagens reconstruídas a partir de padrões de injeção trigonométricos apresentam também melhor resolução espacial comparadas as imagens reconstruídas a partir de padrões por pares, separados por três eletrodos. / This work proposes to develop a version of the D-bar method linearization for Electrical Impedance Tomography (EIT). The inverse problem of EIT is both nonlinear and very ill-posed. The version of the D-bar method implemented here is based on the existence and uniqueness proof of Adrian Nachman [Ann. of Math. 143 (1996)]. The method relies on the use of a nonlinear Fourier transform called the scattering transform, and the inherent ill-posedness of the inverse conductivity problem becomes evident in the computation of the scattering transform, more specifically in the determination of the Complex Geometrical Optics (CGO) solutions. Current practical implementations of the D-bar method using trigonometric patterns have replaced the boundary values of the CGO solutions by their asymptotic behavior in the calculation of the scattering transform, which is a linearization in this particular step of the overall method. This work proposes to calculate the scattering transform from exponentially growing solutions, which implies the calculation of the Faddeev Greens function, with the goal of obtaining images with higher resolution and accuracy in the conductivity values because the full nonlinear problem is solved. Numerical and experimental data using pairwise and trigonometric current injection patterns were used to evaluate the performance of the method. Better spatial resolution is obtained from the complete computation of the scattering transform. Reconstructed images from trigonometric current patterns also show better spatial resolution compared to pairwise current injection patterns, skipping three electrodes.

Neste trabalho investiga-se a interação fluido-estrutura de um cabo submerso em um fluido. Esta investigação será feita através do acoplamento entre a modelagem da dinâmica do cabo com o movimento do fluido. Para a dinâmica do cabo propõe-se uma formulação inédita, que consiste em supor que a flexibilidade contínua é representada por uma aproximação discreta, constituída de elos rígidos conectados por articulações elásticas, permitindo movimentos no espaço tridimensional. Para o movimento do fluido propõe-se o escoamento sobre um cilindro circular, onde as soluções analíticas das equações de Navier-Stokes serão resolvidas através do Método da Decomposição de Adomian. Através deste método, são determinadas as funções que aproximam as componentes da velocidade e a partir destas determina-se uma expressão para a pressão que o fluido exerce sobre o cilindro. O acoplamento será feito determinando a força resultante que o fluido exerce sobre o cabo, através da integração analítica da diferença de pressão em cada elemento de área do cabo. Através da expressão da força resultante, são determinadas as forças atuantes sobre cada elo do cabo e a partir destas forças são calculados os torques em elevação e azimute em cada articulação fictícia. Estes torques são considerados na modelagem dinâmica do cabo como uma perturbação externa nos movimentos do mesmo, e então são realizadas várias simulações com o cabo submerso na água. / In this work I investigate the fluid-structure interaction problem of a submerse cable into a fluid. This investigation will be made through the coupling between the modeling of the dynamics of the cable with the movement of the fluid. To the dynamic cable, it is proposed a new formulation, which consists in presuming that the continuous flexibility is represented by the discret approach, that consists of rigid links connected by elastic joints, allowing movements on the threedimensional space. For the fluid movement it is proposed the flow around a circular cylinder, where the analytical solutions of the Navier-Stokes equations will be solved by the Adomian Method of Decomposition. By this method are determined the functions that approach the speed components and from this determined an expression for the pressure that the fluid exerts on the cylinder. The coupling will be determined as a result of the strength that the fluid exerts on the cable, by the analytical integration of the pressure difference in every element of the cable area. By the expression of the resultant strength, we determine the strengths on every link of the cable and from these strengths are calculated the torques of elevation and azimuth in every link considered on the dynamic model of the cable as an external force on the movements of the same; then are realized a lot of simulations with the submerse cable on the water.

Esta dissertação apresenta alguns critérios para avaliação de ameaças e risco geotécnico aplicados à estabilidade de taludes. Inicialmente apresenta-se uma visão geral dos problemas envolvidos com a análise de risco geotécnico, a importância da análise probabilística e a sua comparação com a determinística, e as opções de gerenciamento descritas na literatura. Estas análises envolvem conceitos de probabilidade, estatística, geotecnia, geologia, meio ambiente e legislação, além do interesse público e defesa civil. Assim, são definidos os conceitos estatísticos envolvidos nessa área multidisciplinar, como variabilidade espacial, coeficiente de correlação entre os parâmetros de entrada do modelo, distância de autocorrelação, escala de flutuação e incertezas (de parâmetros, humanas e dos modelos). Os métodos probabilísticos de cálculo do fator de segurança, a probabilidade de ruptura e o índice de confiabilidade são revisados. Utilizou-se o método de Monte Carlo nas análises através do uso de um programa comercial. O método tem sido adotado por diversos pesquisadores por ser direto, eficiente para problemas matematicamente complexos e não ter a complexidade matemática de outros métodos. A metodologia de análise de ameaças e risco geotécnico foi aplicada a um talude modelo, similar aos taludes de colúvio de basalto encontrados nas partes inferiores da Escarpa dos Aparados da Serra em Santa Catarina Os resultados obtidos, a partir de dados experimentais disponíveis, foram o fator de segurança determinístico mínimo (1,20) e o fator de segurança médio obtido pelo método de Monte Carlo (1,205), índice de confiabilidade de 2,64 e probabilidade de ruptura de 0,41%. Foi discutida também a aceitabilidade do fator de segurança médio da análise probabilística, comparando-se os resultados obtidos com valores aceitos em obras similares.

Neste trabalho, desenvolve-se um método “multigrid” para a aproximação angular da solução da equação de transporte de partículas em uma placa plana, baseado na formulação LTSN com dependência contínua na variável angular. Para tanto, aplica-se a formulação LTSN sobre o conjunto de equações SN para determinar o fluxo angular de partículas nas N direções discretas referentes a uma malha grossa (N pequeno) e em seguida, usando os fluxos conhecidos, aplica-se a formulação LTSN com dependência angular contínua, para avaliar o fluxo angular nas M direções discretas referentes a uma malha fina (M grande). São apresentadas simulações numéricas que ilustram a capacidade desse método, denotado por MGLTSMN , no que diz respeito à redução do esforço computacional na aproximação da solução para problemas que requerem elevadas ordens de quadratura e alto grau de anisotropia.

Um estudo foi realizado com a finalidade principal de investigar de que maneira a teoria de transferência de calor por radiação em meios participantes pode ser melhor aplicada na resolução de problemas de troca de energia no interior de cavidades que se assemelhem a fornalhas industriais. Verificou-se que as superfícies internas da maioria das fornalhas podem ser consideradas cinzentas e difusoras, o que facilita a aplicação de modelos de soma ponderada de gases cinzas. Sendo assim, as maiores dificuldades aparecem quando a geometria da cavidade é complexa. Com o método de Monte Carlo, é possível resolver problemas com características geométricas bastante complexas, bem como considerar efeitos espectrais e direcionais, quando necessário. Este método foi, então, aplicado, em conjunto com o método da zona, na elaboração de três códigos computacionais, que são capazes de determinar áreas de troca totais em cavidades onde as paredes e o gás são cinzas. Um deles pode ser aplicado a cavidades paralelepipédicas; outro, a cilíndricas. Tanto no primeiro, quanto no segundo, as dimensões podem assumir qualquer valor. Com o terceiro código computacional, é possível obter-se áreas de troca totais entre zonas de cavidades que têm geometria genérica formada a partir de combinações de cubos. Resultados obtidos através dos três códigos computacionais foram comparados com outros disponíveis na literatura.

Neste trabalho, o método de Monte Carlo é aplicado à função distribuição de energia de corpo negro nas linhas de absorção (função distribuição ALB) para considerar o efeito espectral no cálculo da transferência de calor por radiação em meios participantes. A metodologia combina o robusto e flexível método de Monte Carlo com a função distribuição ALB, que incorpora simultaneamente o efeito de um grande número de linhas espectrais. A implementação proposta estabelece uma relação simples e direta entre a função distribuição ALB e a função distribuição cumulativa do método de Monte Carlo, o que facilita a implementação da técnica e proporciona eficiência computacional. A verificação da metodologia foi realizada através da comparação de seus resultados com uma série de soluções apresentadas na literatura utilizando-se tanto o modelo da somaponderada- de-gases-cinzas baseado nas linhas espectrais quanto a integração linha-por-linha, considerando meios participantes não-homogêneos e não-isotérmicos constituídos de vapor d’água, dióxido de carbono e espécies não-participantes. O método de Monte Carlo aplicado à função distribuição ALB foi utilizado na obtenção de vários resultados para avaliar as aproximações relativas ao modelo da somaponderada- de-gases-cinzas, de ampla aplicação em problemas de trocas radiantes em meios participantes. Foram consideradas cavidades unidimensionais e cilíndricas contendo meios isotérmicos e não-isotérmicos, homogêneos e não-homogêneos, constituídos de vapor d’água, dióxido de carbono e espécies não-participantes. Para a geometria cilíndrica, as distribuições de temperatura e concentrações das espécies químicas basearam-se em distribuições que podem ser encontradas no interior de câmaras de combustão. A análise mostrou que tanto as aproximações devido às concentrações das espécies químicas quanto aquelas devido ao modelamento do espectro de radiação podem levar a erros consideráveis, demonstrando a importância de se empregar modelos mais sofisticados. Para aumentar a eficiência do método de Monte Carlo, foi também desenvolvido o modelo dos pacotes de energia multi-espectrais, que considera que a energia dos pacotes é distribuída em diferentes comprimentos de onda. Este modelo proporcionou uma redução de quase 50% no tempo computacional para o caso teste proposto. / In this work, the Monte Carlo method is applied to the absorption-line-blackbody distribution function (ALB distribution function) to consider the effect of the spectrum in the calculation of radiation heat transfer in participating media. The methodology combines the flexible, robust Monte Carlo method with the ALB distribution function, which simultaneously incorporates a large number of the spectral lines. The proposed implementation establishes a simple, direct relation between the ALB distribution function and the Monte Carlo cumulative distribution function, which makes it easier to implement the technique and leads to computational efficiency. The verification of the methodology was accomplished with the comparison of the obtained results with a set of solutions that are presented in the literature, as obtained with the weighted-sum-of-gray-gases based on the spectral lines and with the line-by-line integration, considering non-homogeneous and non-isothermal media composed of water vapor, carbon dioxide and non-participating species. The Monte Carlo method applied to the ALB distribution function was employed to obtain various results to evaluate the approximations that arise from the weighted-sum-of-graygases, which is of large application in the radiation heat transfer in participating media. The solutions include both one-dimensional and cylindrical enclosures having isothermal and nonisothermal, homogeneous and non-homogeneous media, composed of water vapor, carbon dioxide and non-participating species. For the cylindrical geometry, the temperature and the concentration distributions were based on distributions that can be found in the interior of combustion chambers. The analysis showed that both the approximations due to the concentrations of the chemical species and due to the modeling of the radiation spectrum can lead to considerable errors, showing the importance of using more sophisticated models. To increase the efficiency of the Monte Carlo method, it was also developed the model of multispectral energy bundles, which considers that the energy of the bundles is distributed in the different wavelengths. This model reduced the computational time in 50 % for the proposed test case.

Nos últimos anos, o método LTSN - que resolve diversos problemas de transporte em uma placa plana - emergiu de forma contínua em nossa literatura. Porém, não é de nosso conhecimento que se tenha aplicado este método a problemas isotrópicos de transporte de partículas neutras em uma placa plana, quando o parâmetro albedo vale c = 1. Sabemos que para esta situação a equação de transporte unidimensional apresenta dois autovalores que se encontram no infinito. Consequentemente, a formulação LTSN não pode ser aplicada, pois a solução LTSN é utilizada para problemas onde a matriz LTSN é diagonalizável, e isto ocorre quando c 6= 1. Para a resolução destes tipos de problemas, nós modificamos a solução LTSN que aproxima a solução de Case quando o albedo é unitário, combinando de forma adequada a decomposição de Schur e a expansão de Heavside. A convergência provada do Método LTSN permite que determinemos a solução com precisão prescrita. Apresentamos simulações e comparações numéricas com resultados disponíveis na literatura. Por este procedimento, esperamos terminar o estudo da praticabilidade do LTSN para resolver problemas do transporte em uma placa plana. / In the last years, the LTSN method - for transport problems in slabgeometry appears frequently in the literature. However, to our knowledge, this method has not been applied to the solution of neutral particle transport problems in a slab with isotropic scattering for c = 1. We know that in this situation the neutron transport equation presents two eigenvalues that coalesce to infinity. Therefore, the LTSN formulation can not be applied to this type of problem, because the LTSN solution is derived for problems in which the LTSN matrix is non-defective, that is for problems with c 6= 1. To solve these types of problems we modify the LTSN solution that approaches the Case solution when the albedo is unitary, combining in an adequate form the Schur decomposition and the Heavside expansion. The convergence of the LTSN method allows us to determine the solution with prescribed accuracy. We present numerical simulations and comparisons with results available in the literature. By this procedure we hope to complete the study of the LTSN formulation to solve transport problems in slab-geometry.

O método LTSN, quando aplicado a diversos problemas de transporte, estabelece uma solução em forma analítica, isto é, sem aproximações ao longo de sua derivação. Este procedimento consiste em aplicar a Transformada de Laplace no conjunto de equações diferenciais ordinárias lineares de primeira ordem, resultante da aproximação das ordenadas discretas SN, da equação unidimensional de transporte de radiação, em um meio homogêneo. Nesta dissertação, apresenta-se a solução LTSN do problema de transferência radiativa em uma placa plana não homogênea, assumindo o coe ciente de albedo variando continuamente ao longo de sua espessura. Com esta nalidade, subdivide-se a placa em várias subplacas ou regiões, considerando-se em cada uma delas o valor do coe ciente de albedo constante, representado por um valor integral médio. Resultados numéricos são apresentados para o cálculo dos parâmetros super ciais de transferência radiativa, A¤ e B¤, que relacionam as correntes emergentes com as incidentes nas fronteiras em x = 0 e x = L, respectivamente, os quais são comparados com resultados existentes na literatura. / When applied to various problems of transport, the LTSN method establishes a solution in an analytical form, that is, without approximations to its derivation. This procedure consists of applying the transformed of Laplace to the group of rst-order linear di erential equations resulting from the discrete ordinates (SN) approximation, to the one-dimensional neutral particle transport equation, inhomogeneous environment. This dissertation presents the LTSN solution to the radiative transfer problem inhomogeneous slab assuming albedo coe cient continuously varying along its thickness. For that purpose the slab is divided into several sub-slab or regions, each of which having a constant albedo coe cient represented by an average integral number. Numerical results to the calculus of super cial parameters of radiative transfer A¤ and B¤ are presented, which relate the emerging to the inciding currents on the borders for x = 0 and x = L, respectively, which are then compared to results found in existing literature.