Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-02-23T18:21:07Z No. of bitstreams: 1 fernandootavianocampos.pdf: 5082597 bytes, checksum: 81326c730e87b763a5713913d092e0bf (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-02-24T12:08:28Z (GMT) No. of bitstreams: 1 fernandootavianocampos.pdf: 5082597 bytes, checksum: 81326c730e87b763a5713913d092e0bf (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-24T12:08:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 fernandootavianocampos.pdf: 5082597 bytes, checksum: 81326c730e87b763a5713913d092e0bf (MD5) Previous issue date: 2008-04-04 / A modelagem da atividade elétrica do coração é de grande interesse médico-científico, pois possibilita uma melhor compreensão dos fenômenos biofísicos envolvidos na atividade cardíaca, permite o desenvolvimento de novas técnicas de diagnóstico e de novas drogas. Infelizmente, os modelos matemáticos modernos são de alta complexidade e computacionalmente muito custosos. Este trabalho tem como objetivos: 1) O desenvolvimento de um modelo computacional para a eletrofisiologia de células cardíacas do Nodo Sinoatrial de camundongos; 2) A comparação de diferentes técnicas numéricas para a resolução de equações diferenciais ordinárias associadas à modelagem da eletrofisiologia cardíaca. Para o desenvolvimento do modelo, técnicas de otimização são adotadas para as tarefas de ajuste de curvas e de estimativa de parâmetros, as quais visam a reprodução de medições experimentais descritas na literatura. Os desempenhos de métodos explícitos e implícitos são avaliados, assim como o impacto de técnicas computacionais para a otimização de código. / The modeling of the electrical activity of the heart is of great medical and scientific interest, because it provides a way to get a better understanding of the related biophysical phenomena, allows the development of new techniques for diagnoses as well as new drugs. Unfortunately, the modern mathematical models are of high complexity and computational costly. This study aims to: 1) The development of a computer model for the electrophysiology of cardiac cells from the mouse Sinoatrial Node; 2) To compare different numerical techniques for solving the ordinary differential equations associated to the cardiac models. During the development of the model, optimization techniques were used for all curve fitting procedures and parameter tuning in order to reproduce the experimental measurements described in the literature. The performance of explicit and implicit methods are evaluated, as well as the impact of computational techniques for code optimizations.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-06-09T18:26:57Z No. of bitstreams: 1 pauloromildopiresjunior.pdf: 11168224 bytes, checksum: 919515f1e0eb952483de805402299261 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-06-29T12:09:53Z (GMT) No. of bitstreams: 1 pauloromildopiresjunior.pdf: 11168224 bytes, checksum: 919515f1e0eb952483de805402299261 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-29T12:09:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 pauloromildopiresjunior.pdf: 11168224 bytes, checksum: 919515f1e0eb952483de805402299261 (MD5) Previous issue date: 2007-02-15 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nesta dissertação fizemos uma revisão da quantização canônica da Relatividade Geral até obtermos a equação de Wheeler-deWitt. Usando esta teoria, estudamos um modelo cosmológico descrito por um espaço-tempo de Friedmann-Robertson-Walker fechado, com radiação e uma constante cosmológica positiva. Esse modelo descreve, em nível quântico, o nascimento de um universo assintóticamente DeSitter através do fenômeno do tunelamento. A equação de Wheeler-deWitt, no nosso caso, se transforma em uma equação de Schrodinger com um potencial da forma a x2 — b x4. Esse potencial dá origem a uma barreira que a radiação primordial do universo tem que tunelar para dar origem ao conteúdo material presente no universo atual. Com o intuito de estudar a probabilidade de tunelamento do universo através dessa barreira de potencial, resolvemos numericamente a equação de Schrodinger do nosso modelo. Calculamos, também via métodos numéricos, a probabilidade de tunelamento como função da energia média da radiação e da constante cosmológica, os parâmetros do nosso modelo. Comparamos esses resultados obtidos numericamente com os resultados obtidos pelo uso da aproximação WKB. / In this dissertation we revised the canonical quantization of General Relativity, up to the derivation of the Wheeler-deWitt equation. Using that theory, we studied a cosmological model described by a closed Friedmann-Robertson-Walker space-time with radiation and a positive cosmological constant. That model describes, at the quantum level, the birth of an asymptotically DeSitter universe through the tunneling process. In our case, the Wheeler-deWitt equation becomes a Schrodinger equation with a potential of the form a x2 — b x4. This potential originates a barrier that the primordial radiation has to tunnel in order to form the material content of our present universe. With the objective of studying the tunneling probability of the universe through this barrier, we solved numerically the Schrodinger equation of our model. Also using numerical methods, we computed the tunneling probability as a function of the mean energy radiation and the cosmological constant, the parameters of our model. We compared our numerical results with the ones calculated using the WKB approximation.

Orientadores: Lucio Tunes dos Santos, Maria Amélia Novais Schleicher / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica / Made available in DSpace on 2018-08-04T04:00:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pila_MatheusFabiano_M.pdf: 955722 bytes, checksum: adb4b488d6a2e8995d1f8985186d2693 (MD5) Previous issue date: 2005 / Mestrado / Geofisica Computacional / Mestre em Matemática Aplicada

O objetivo deste trabalho é realizar uma análise sobre a cinética de nêutrons utilizando um modelo fracionário, recente na literatura. Este novo modelo envolve uma nova relação constitutiva entre a corrente de nêutrons e o fluxo escalar de nêutrons, em que uma das suposições realizada para a relação constitutiva clássica (lei de Fick) não é feita: a densidade de corrente não mais é irrelevante se comparada `a taxa de colisão. Ao considerar esta hipótese, este novo modelo aqui apresentado se torna mais abrangente que o modelo fickiano clássico. Para manter o caráter geral do modelo é considerado um operador diferencial de ordem fracionaria em sua dedução, o que acresce ao modelo dois novos parâmetros: o tempo de relaxação e a ordem da derivada fracionária. Considerando este modelo, é realizada a dedução das equações de cinética de nêutrons, com ênfase na cinética pontual de nêutrons. A equação fracionária de cinética pontual de nêutrons é resolvida analiticamente através do método da decomposição, a fim de estudar o novo modelo minimizando os erros numéricos. Os resultados obtidos através desta metodologia são comparados com os resultados clássicos em diversos casos, com a finalidade de analisar a influência dos parâmetros fracionários no modelo. / The objective of this work is to make an analysis about the neutron kinetics using a recent model on the literature. This new model involves a new constitutive relation between the neutron current and the neutron scalar flux, in which one of the simplifications made to find the classical constitutive relation (Fick’s law) is not considered: the current density no longer is irrelevant as compared to the collision rate. By considering this hypothesis, this new model here presented becomes more general than the classic fickian model. In order to keep the general property of the model, a differential operator with fractional order is considered in its deduction, which adds two new parameters to the model: the relaxation time and the fractional derivative order. Considering this model, the neutron kinetics equations are deduced, with emphasis on the neutron point kinetics. The neutron point kinetic equation is analytically solved by the Adomian’s decomposition method, in order to study the new model minimizing numerical errors. The results obtained by this methodology are compared to the classic results in several cases, in order to analyse the fractional parameters influences to the model.

Orientador: Alexandre Campane Vidal / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-08-24T10:58:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Costanzo_CaetanoPontes_M.pdf: 3384236 bytes, checksum: 7b4516eef162c87ff3e03f0d56f08215 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Em face da crescente demanda de execução de projetos de remediação de aquíferos contaminados, a técnica de bombeamento e tratamento está sendo utilizada de forma significativa. Esta ferramenta de recuperação ambiental consiste no bombeamento da água subterrânea em pontos estrategicamente posicionados de maneira a gerar uma barreira hidráulica que impeça o avanço da extensão de uma pluma de contaminação. Em áreas com alta heterogeneidade litológica, a organização espacial dos valores de condutividade hidráulica (K) em subsuperfície apresenta incertezas associadas à variabilidade na distribuição das fácies. No presente estudo foram analisadas estas incertezas por meio de métodos geoestatísticos (krigagem da indicatriz e simulações estocásticas) e também a partir de simulações numéricas de fluxo e transporte de contaminantes. Estas ferramentas permitiram a análise das possibilidades de deslocamentos espaciais das plumas de contaminação, bem como possíveis cenários de bombeamento e tratamento numa área contaminada, em função de distintos campos aleatórios de condutividade locais, devido à complexidade geológica. A partir da krigagem da indicatriz foi possível elaborar um modelo geoestatístico de fácies que foi utilizado como ferramenta para validar o uso da condutividade hidráulica em função de cada litologia, definindo assim os possíveis grupos de hidrofácies presentes na área. Por meio das simulações estocásticas foram gerados vinte campos distintos de condutividade hidráulica, os quais configuraram distintas distribuições espaciais das áreas das plumas de contaminação, como também cenários otimista, intermediário e pessimista para o deslocamento das mesmas. Foram simulados três cenários de bombeamento e tratamento resultando nove situações desta técnica de remediação. Dessa forma, os efeitos da heterogeneidade atrelada à condutividade hidráulica evidenciaram que, para a execução de um projeto de remediação por bombeamento e tratamento em áreas com certa heterogeneidade geológica, é necessária a análise de incertezas atreladas ao diagnostico hidrogeológico. Ao considerar modelos com homogeneidade na condutividade e mais simplistas, o projeto de remediação pode vir a ser ineficiente aumentando o tempo para a recuperação ambiental local e consequentemente aumentando os custos / Abstract: Due to the growing demand for project execution remediation of contaminated aquifers, the pump-and-treat is being used significantly. This remediation technique consists in groundwater pumping in strategically placed at points to generate a hydraulic barrier to prevent the advance of a contamination plume. In areas with high lithological heterogeneity, the spatial organization of the hydraulic conductivity (K) values in the subsurface introduces uncertainties associated with the variability in the distribution of facies. In this study these uncertainties were evaluated using geostatistical methods (indicator kriging and stochastic simulations) and also from numerical simulations of flow and contaminant transport. These tools enable the analysis of the contamination plumes areas, as well as scenarios for pump-and-treat, due to different random fields of local conductivity according to the geological complexity. By indicator kriging, was possible to provide a geostatistical facies model which was used as a tool to validate the hydraulic conductivity as a function of each lithology, thus defining the possible hydrofacies groups in the area. The stochastic simulations generated twenty distinct hydraulic conductivity fields, which represented different spatial distributions of contamination plumes, as well as scenarios optimistic, intermediate and pessimistic to offset these. Three scenarios for pump-and-treat were simulated resulting nine situations of this remediation technique. Therefore the effects of heterogeneity associated with hydraulic conductivity showed that, for the remediation design in areas with certain geological heterogeneity, the analysis of uncertainties linked to hydrogeological studies is needed. When considering models with homogeneous conductivity and most simplistic, the remediation project may prove to be inefficient increasing the time to the project and consequently increasing costs / Mestrado / Geologia e Recursos Naturais / Mestre em Geociências

O tema deste trabalho é o estudo de métodos numéricos para a simulação de escoamentos incompressíveis com superfície livre a baixos Reynolds, por meio da metodologia GENSMAC e suas formulações explícita e implícita. Neste contexto, temos especial interesse na formulação implícita, objetivando o enfraquecimento da restrição de estabilidade parabólica no passo temporal em escoamentos com superfície livre. O trabalho pode ser dividido em duas partes: na primeira, algumas modificações são discutidas, propostas e testadas com o objetivo de tornar a formulação implícita mais eficiente e precisa; em seguida, aproveitamos os resultados obtidos e generalizamos o método numérico existente para simular escoamentos viscoelásticos modelados pela equação constitutiva SXPP. Em ambos os casos, a formulação explícita também é usada para comparação e teste. Resultados que demonstram a eficiência e robustez das técnicas desenvolvidas são apresentados por meio da simulação numérica de complexos problemas envolvendo superfície livre.O tema deste trabalho é o estudo de métodos numéricos para a simulação de escoamentos incom- pressíveis com superfície livre a baixos Reynolds, por meio da metodologia GENSMAC e suas formulações explícita e implícita. Neste contexto, temos especial interesse na formulação implícita, objetivando o en- fraquecimento da restrição de estabilidade parabólica no passo temporal em escoamentos com superfície livre. O trabalho pode ser dividido em duas partes: na primeira, algumas modificações são discutidas, propostas e testadas com o objetivo de tornar a formulação implícita mais eficiente e precisa; em seguida, aproveitamos os resultados obtidos e generalizamos o método numérico existente para simular escoamentos viscoelásticos modelados pela equação constitutiva SXPP. Em ambos os casos, a formulação explícita também é usada para comparação e teste. Resultados que demonstram a eficiência e robustez das técnicas desenvolvidas são apresentados por meio da simulação numérica de complexos problemas envolvendo superfície livre / The purpose of this work is the study of numerical methods for low Reynolds number incompressible free surface flows, including the GENSMAC methodology and its explicit and implicit formulations. In this context, we have special interest in the implicit formulation, in order to circumvent the parabolic stability restriction in the time step for free surface flows. The work can be divided into two parts: firstly, some modifications are proposed, discussed, and tested with the purpose of making the implicit formulation more e¢ cient and accurate; secondly, we take advantage of the results derived in the first part to generalize the numerical method for simulating viscoelastic free surface flows modeled by the constitutive equation SXPP. In both cases, the explicit formulation is also used for comparison and tests. Results that demonstrate the e¢ ciency and robustness of the developed techniques are presented and illustrated by the numerical simulation of complex problems involving free surface flows

A presença de onda de choque e vórtices de pequena escala exigem métodos numéricos mais sofisticados para simular escoamentos compressíveis em velocidades altas. Alguns desses métodos produzem resultados adequados para regiões com função suave, embora os mesmos não possam ser utilizados diretamente em regiões com função descontínua, resultando em oscilações espúrias. Dessa forma, métodos foram desenvolvidos para solucionar esse problema, apresentando um bom desempenho para regiões com função descontínua; entretanto, estes possuem termos de alta dissipação. Para evitar os problemas encontrados, foram desenvolvidos os métodos híbridos, onde dois métodos com características ideais para cada região são combinados através de uma função detectora que analisa numericamente a variação de uma quantidade em uma região através de fórmulas que envolvem derivadas. Um detector de descontinuidades foi desenvolvido a partir da revisão bibliográfica de diversos métodos numéricos híbridos existentes, sendo avaliadas as principais desvantagens e limitações de cada um. Diversas comparações entre o novo detector e os detectores de descontinuidades já desenvolvidos foram realizadas através da aplicação em funções unidimensionais e bidimensionais. Finalmente, o método híbrido foi aplicado para a solução das equações de Euler unidimensionais e bidimensionais. / The presence of shock and small-scale vortices require more sophisticated numerical methods to simulate compressible flows at high speeds. Some of these methods produce good results for regions with smooth function, altough they cannot be used directly in regions with discontinuous functions, resulting in spurious oscillations. Thus, methods have been developed to solve this problem, showing a good performance for regions with discontinuous functions; however, these methods contain high dissipation terms. To avoid the problems encountered, hybrid methods have been developed, where two methods with ideal characteristics for each region are combined through a function that analyze numerically the variation of a quantity in the region using formulas involving derivatives. A discontinuity detector was developed from the literature review of several existing hybrid methods, evaluating the main disadvantages and limitations of each. The new detector and other developed discontinuity detectors were compared by applying on one and two-dimensional functions. Finally, the hybrid method was applied fo the solution of one and twodimensional Euler equations.

O presente trabalho apresenta um estudo numérico sobre o desempenho de trocadores de calor com microcanais. Primeiramente, para a verificação da ferramenta numérica, uma comparação com um estudo experimental conhecido é realizado. Em seguida, aperfeiçoamentos disponíveis na literatura são testados e comparados. As simulações numéricas são realizadas com o software Fluent utilizando o Método dos Volumes Finitos (MVF). O resultado numérico da resistência térmica do dissipador do estudo experimental em que a primeira parte desse trabalho foi baseada ficou em 0,097 °C/W (com uma temperatura máxima de 373 K), enquanto o resultado experimental ficou em 0,090 °C/W, o que representa uma diferença de 7,2 %. São realizados aperfeiçoamentos integrando o trocador de calor a um sistema de refrigeração. Isso reduz a temperatura de entrada e, consequentemente, a temperatura máxima encontrada no sistema (350 K para uma mesma potência dissipada) não havendo mudança na resistência térmica, porém trazendo um ganho em confiabilidade. São apresentadas mudanças na geometria do dissipador diminuindo a área de entrada, com uma sensível piora nos resultados da resistência térmica, fazendo com que a resistência aumentasse de 0,097 °C/W para o canal original para 0,272 °C/W para o canal com menor altura. Apresenta-se um trocador de calor cujos microcanais em suas dimensões longitudinais possuem ondulações, porém os efeitos esperados de melhor mistura e maior área de contato para o fluxo de calor não foram observados para as condições de contorno do experimento original; a resistência térmica calculada foi de 0,102 °C/W. A última análise apresenta uma idealização onde o fluxo de calor é distribuído uniformemente no volume de silício, encontrando-se uma resistência térmica de 0,084 °C/W. / This paper presents a numerical study on the performance of heatsinks with microchannels. For the validation of the numerical tool, a comparison with a known experimental study is carried out, then improvements available in the literature on the subject are tested and compared. The numerical simulations are performed with the Fluent software using the Finite Volumes Method (MVF). The numerical result of the thermal resistance of the heatsink from the experimental study which the first part of this paper is based was 0.097 °C/W, whereas the experimental result was 0.090 °C/W (with a maximum temperature of 373 K), representing a difference of 7.2%. An improvement is performed by integrating the heatsink to a HVAC (Heating, ventilation and air conditioning) system, which lowers the inlet temperature and consequently lowers the highest temperature found in the system (350 K for the same dissipated power) without changing the thermal resistance, but providing gains in reliability. Changes in the heatsink geometry are presented by decreasing the inlet area, with a significant worsening in the thermal resistance results, causing the resistance to vary from 0.097 °C/W for the original channel to 0.272 °C/W for the channel that has the lowest height. A heatsink whose microchannels have waves in their longitudinal dimensions is shown, but the expected effects of better mixing and greater contact area for the heat flux were not observed for the boundary conditions of the original experiment, the calculated thermal resistance was of 0.102 °C/W. The last analysis presents an idealization where the heat flux is evenly distributed in the silicon volume, with a thermal resistance of 0.084 °C/W.

White dwarf stars are the most common final stage of stellar evolution, corresponding to 99% of all stars in the Galaxy. White dwarf models can be used to obtain the age of stellar populations, to build an initial to final mass relation to understand the connection between the properties of white dwarfs and their progenitors, determine the upper mass limit that separates white dwarfs progenitors from Type II supernovae, enhance the comprehension of the physical properties of high density matter and derive ages and masses for observed white dwarfs from the cooling tracks. The literature is populated with low mass and intermediate mass white dwarf models, however the massive white dwarfs are often forgotten and the evolutionary sequences are incomplete. In this dissertation, we compute full evolutionary sequences for massive white dwarfs, exploring the evolution of hydrogen-rich and hydrogen-deficient white dwarfs stars with masses between 1.012 and 1.307 M , and initial metallicity of Z = 0.02. These sequences are the result of main sequence stars with masses between 8.8 and 11.8 M . The simulations were performed with the Modules for Experiments in Stellar Astrophysics - MESA code, starting at the zero-age main sequence, through thermally pulsing and mass-loss phases, ending as the white dwarfs at the cooling sequence. Our simulations are full evolutionary, in which we consider the entire evolutionary history of the progenitors. We present reliable nuclear chemical profiles for the whole mass range considered, covering the different expected central compositions, i.e. C/O, O/Ne and Ne/O/Mg, and their dependence with the stellar mass. In addition, we present detailed chemical profiles of hybrid C/O-O/Ne core white dwarfs, found in the mass range between 1.024 and 1.150 M . We present the initial-to-final mass relation, mass-radius relation, and cooling times with improved crystallization limits, considering the effects of atmosphere and core composition.

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