Uma classe de problemas de transporte de interesse na comunidade científica são os problemas de transporte dependentes do tempo. Mas a solução analítica de problemas desse tipo é, em geral, complexa, quando possível de se obter em forma fechada. Pela aproximação de ordenadas discretas SN, as soluções analíticas encontradas na literatura para problemas unidimensionais dependentes do tempo em domínio finito são: solução pelas aproximações de Pomraning-Endington e a solução pelo método SP-LTSN . Recentemente, foi desenvolvida uma solução analítica, denominada TLTSN , em forma integral para a equação unidimensional de ordenadas discretas dependente do tempo para domínio homogêneo. Neste tra- balho, estendemos esta formulação para domínios heterogêneos. Para isto, dividimos a placa original em pequenas placas, onde, em cada uma delas, podemos considerar domínio homogêneo. Em cada uma das placas, aplicamos o método TLTSN , conforme desenvolvido anteriormente e para a solução final, aplicamos as condições de continuidade e de contorno ao problema acoplado. / One kind of transport problems that has been of interest in the scientific community is the time-dependent transport problem. But the analytical solution of this type of problems is very complicated. By the SN discrete ordinates approx- imation, the solutions for slab geometry time-dependent problems in ¯nite domain found in the literature are: the solution using the Pomraning-Endington approxi- mation and the solution by the SP-LTSN method. Recently, an analytical solution, termed TLTSN , has been developed in an integral form for one-dimensional time- dependent SN discrete ordinates approximation for a homogeneous domain. In this work, we expand this formulation for heterogeneous domains. To do that, we di- vide the original slab in small slabs, and we consider each one as a homogeneous domain. In each slab, we use the TLTSN method and for the final solution, we apply appropriate continuity and boundary conditions to the coupled problem.

Neste trabalho, apresenta-se um estudo preliminar sobre problemas inversos com aplicação na identificação de parâmetros em biorreatores e transferência radiativa. A identificação se baseia na busca de soluções aproximadas a partir do critério dos mínimos quadrados. Para tal, métodos determinísticos implícitos são analisados e posteriormente utilizados, destacando-se o método de Levenberg-Marquardt. No caso do biorreator anaeróbico, discute-se brevemente a teoria acerca dos processos internos e, a partir da implementação do modelo matemático de Antonelli, considerada a solução exata do problema direto, procede-se com a adição de diferentes níveis de ruídos gaussianos e análise de seus efeitos na reconstrução dos parâmetros do modelo. Iniciando a estimação sempre pelos parâmetros corretos, conhecidos a priori, pode-se perceber que é possível proceder com a estimação destes quando a magnitude do erro é da ordem de 1%. No caso de perturbações maiores nos dados de saída do modelo, contudo, embora não seja possível estimar os parâmetros, a simulação continua confiáveis. No que tange à transferência radiativa, usa-se a solução em forma fechada em relação à variável espacial da equação íntegro-diferencial linear de Boltzmann pelo método das Ordenadas Discretas Analíticas como solução exata do problema direto. Investiga-se a eficiência do método de Levenberg-Marquardt na estimação dos parâmetros de albedo e grau de anisotropia em problemas de transporte de radiação. É possível concluir que bons resultados são obtidos na identificação do parâmetro de albedo, mas que o grau de anisotropia é mais suscetível às perturbações. / In this report, a preliminary study on the application of inverse problems in parameter estimation problems in transport of radiation and anaerobic bioreactors is presented. This estimation is based on the search of approximate solution to the inverse problem by the least squares criterion. Implicit deterministic methods are analyzed and subsequently used, mainly the Levenberg-Marquardt method. The anaerobic bioreactor theory is discussed and the mathematical model of Antonelli is considered the exact solution of the direct problem. After, the e ects of the addition of di erent levels of Gaussian noise on the reconstruction of the model parameters is analysed. Starting the estimation always by the correct parameters, known a priori, it is possible to verify that the correct estimation can be achieved when the magnitude of the error is 1%. In the case of larger errors in the model output data, however, although it is not possible to correctly estimate the parameters, the simulation remains reliable. In the case of transport of neutral particles, the closed solution of the linear integral-di erential Boltzmann equation obtained by the Analytic Discrete Ordinates method is considered as the exact solution of the direct problem. The e ciency of Levenberg-Marquardt method for estimating the albedo and degree of anisotropy is then investigated. It is possible to conclude that good results are obtained for the reconstruction of albedo, even with larger orders of error, but the degree of anisotropy is more susceptible to the perturbations.

O desenvolvimento de um modelo espectral para o decaimento da Camada Limite Convectiva é apresentado neste trabalho. A equação dinâmica para a densidade espectral de energia cinética é determinada a partir das equações de Navier-Stokes, nas quais o termo de produção de energia por efeito mecânico não será considerado. O termo de transferência inercial de energia é parametrizado a partir de um modelo sugerido por Pao. Para calcular o espectro inicial tridimensional da Camada Limite Convectiva foi usado uma formulação proposta por Kristensen, a qual permite calcular o espectro 3-D de um fluxo turbulento homogêneo mas não isotrópico conhecendo-se as suas componentes unidimensionais. Para calcular as componentes unidimencionais do espectro e do coeficiente de difusão durante o decaimento foi empregado um método matemático que considera uma função peso. Esta função peso informa como cada componente unidimensional participa na formação da função densidade espectral de energia. Finalmente, a componente vertical do coeficiante de difusão calculada a partir do modelo teórico foi comparada com dados de LES ( large eddy simulation) durante o decaimento da Camada Limite Convectiva. / The development of a spectral model for a decaying Convective Boundary Layer is considered in this work. The dynamical equation for the energy density spectrum function is obtained from r· avier-Stokes equation, in which shear and buoyancy terms were disregarded and turbulence was assumed to be homogeneous and non isotropic. The inertial energy transfer term is parametrized using a model suggested by Pao. To calculate this initial 3-D spectrum the mathematical formulation proposed by Kristensen was used, which allo,ved us to determine the 3-D spectrum of the homogeneous and non isotropic turbulent flow from a known one-dimensional (1-D) spectrum. To calculate the decaying one-dimensional spectrum and eddy diffusivity, a mathematical method using a weight function was utilized. This weight function gives information about how this one-dimensional component take part in the formation of the 3-D equation for the spectral density. Finally, the decaying vertical eddy diffusivity derived from the present theoretical model has been compareci with the generated from LES (large eddy simulation) data for a decaying Convective Boundary Layer.

Neste trabalho, aplicamos o método LTSN na solução de um problema inverso de condições de contorno em teoria de transporte. Para o problema inverso considerado aqui, supomos que a densidade de radiação é conhecida em certos po11- tos no interior do domínio c então procuramos determinar que funções geram tal densidade. A motivação para, este trabalho vem do campo da radioterapia, uma veh que é difícil a determinação das características da radiação incidente ua superfície externa do corpo que deve origiuar a dose desejada uo interior. Propomos duas abordagens: urna que pode ser aplicada independentemente do môtodo usado para resolver a equação de transporte c a outra associada especificamente à formulação LTS N. Apresentamos resultados numéricos para diferentes tipos de condições contorno até a aproximação LTS12. / In this work we applied the LTSN method to the solution of an inverse boundary-condition problem in transport theory. For the invcrse problem considered here, we suppose that the radiation density is known at certain positious within the mcdium, aud we thcu seek to determine what functions that can induce such a radiation density. The motivation for this problem comes from thc field of radiatiou thcrapy, where it is oftcu a difficult task to predict thc angular shape and strength of an exposiug radiatiou bcam incident on the surface of the body that will giYc risc to a desired intemal dose. We propose two approaches: the first mw can be applicd independent of tlw rncthod used to solve the trausport cquation and the second one is spccifically associated to the LTSN formulation. We' prescut Immcrical rcsults for different typcs of houudary-couditions until LTS 12 approximation.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Neste trabalho estudamos processos assintÃticos em difusÃo anÃmala utilizando o formalismo de Mori e generalizamos o conceito de expoente de difusÃo. Propomos um mÃtodo para obter o coeficiente de difusÃo analiticamente atravÃs da introduÃÃo do fator de escala λ(t). Obtemos uma expressÃo exata para λ(t) para todos os tipos de difusÃo. AlÃm disso, mostramos que no limite assintÃtico λ(t) à um parÃmetro universal determinado pelo expoente de difusÃo. Os resultados foram comparados com cÃlculos numÃricos e apresentaram boa concordÃncia. O mÃtodo à geral e pode ser aplicado em diversos tipos de fenÃmenos estocÃsticos.

Neste trabalho, aplicamos o método LTSN na solução de um problema inverso de condições de contorno em teoria de transporte. Para o problema inverso considerado aqui, supomos que a densidade de radiação é conhecida em certos po11- tos no interior do domínio c então procuramos determinar que funções geram tal densidade. A motivação para, este trabalho vem do campo da radioterapia, uma veh que é difícil a determinação das características da radiação incidente ua superfície externa do corpo que deve origiuar a dose desejada uo interior. Propomos duas abordagens: urna que pode ser aplicada independentemente do môtodo usado para resolver a equação de transporte c a outra associada especificamente à formulação LTS N. Apresentamos resultados numéricos para diferentes tipos de condições contorno até a aproximação LTS12. / In this work we applied the LTSN method to the solution of an inverse boundary-condition problem in transport theory. For the invcrse problem considered here, we suppose that the radiation density is known at certain positious within the mcdium, aud we thcu seek to determine what functions that can induce such a radiation density. The motivation for this problem comes from thc field of radiatiou thcrapy, where it is oftcu a difficult task to predict thc angular shape and strength of an exposiug radiatiou bcam incident on the surface of the body that will giYc risc to a desired intemal dose. We propose two approaches: the first mw can be applicd independent of tlw rncthod used to solve the trausport cquation and the second one is spccifically associated to the LTSN formulation. We' prescut Immcrical rcsults for different typcs of houudary-couditions until LTS 12 approximation.

Uma classe de problemas de transporte de interesse na comunidade científica são os problemas de transporte dependentes do tempo. Mas a solução analítica de problemas desse tipo é, em geral, complexa, quando possível de se obter em forma fechada. Pela aproximação de ordenadas discretas SN, as soluções analíticas encontradas na literatura para problemas unidimensionais dependentes do tempo em domínio finito são: solução pelas aproximações de Pomraning-Endington e a solução pelo método SP-LTSN . Recentemente, foi desenvolvida uma solução analítica, denominada TLTSN , em forma integral para a equação unidimensional de ordenadas discretas dependente do tempo para domínio homogêneo. Neste tra- balho, estendemos esta formulação para domínios heterogêneos. Para isto, dividimos a placa original em pequenas placas, onde, em cada uma delas, podemos considerar domínio homogêneo. Em cada uma das placas, aplicamos o método TLTSN , conforme desenvolvido anteriormente e para a solução final, aplicamos as condições de continuidade e de contorno ao problema acoplado. / One kind of transport problems that has been of interest in the scientific community is the time-dependent transport problem. But the analytical solution of this type of problems is very complicated. By the SN discrete ordinates approx- imation, the solutions for slab geometry time-dependent problems in ¯nite domain found in the literature are: the solution using the Pomraning-Endington approxi- mation and the solution by the SP-LTSN method. Recently, an analytical solution, termed TLTSN , has been developed in an integral form for one-dimensional time- dependent SN discrete ordinates approximation for a homogeneous domain. In this work, we expand this formulation for heterogeneous domains. To do that, we di- vide the original slab in small slabs, and we consider each one as a homogeneous domain. In each slab, we use the TLTSN method and for the final solution, we apply appropriate continuity and boundary conditions to the coupled problem.

O desenvolvimento de um modelo espectral para o decaimento da Camada Limite Convectiva é apresentado neste trabalho. A equação dinâmica para a densidade espectral de energia cinética é determinada a partir das equações de Navier-Stokes, nas quais o termo de produção de energia por efeito mecânico não será considerado. O termo de transferência inercial de energia é parametrizado a partir de um modelo sugerido por Pao. Para calcular o espectro inicial tridimensional da Camada Limite Convectiva foi usado uma formulação proposta por Kristensen, a qual permite calcular o espectro 3-D de um fluxo turbulento homogêneo mas não isotrópico conhecendo-se as suas componentes unidimensionais. Para calcular as componentes unidimencionais do espectro e do coeficiente de difusão durante o decaimento foi empregado um método matemático que considera uma função peso. Esta função peso informa como cada componente unidimensional participa na formação da função densidade espectral de energia. Finalmente, a componente vertical do coeficiante de difusão calculada a partir do modelo teórico foi comparada com dados de LES ( large eddy simulation) durante o decaimento da Camada Limite Convectiva. / The development of a spectral model for a decaying Convective Boundary Layer is considered in this work. The dynamical equation for the energy density spectrum function is obtained from r· avier-Stokes equation, in which shear and buoyancy terms were disregarded and turbulence was assumed to be homogeneous and non isotropic. The inertial energy transfer term is parametrized using a model suggested by Pao. To calculate this initial 3-D spectrum the mathematical formulation proposed by Kristensen was used, which allo,ved us to determine the 3-D spectrum of the homogeneous and non isotropic turbulent flow from a known one-dimensional (1-D) spectrum. To calculate the decaying one-dimensional spectrum and eddy diffusivity, a mathematical method using a weight function was utilized. This weight function gives information about how this one-dimensional component take part in the formation of the 3-D equation for the spectral density. Finally, the decaying vertical eddy diffusivity derived from the present theoretical model has been compareci with the generated from LES (large eddy simulation) data for a decaying Convective Boundary Layer.

Orientador: Jose Antonio Brum / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-09T02:21:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rocha_AlexandreReily_M.pdf: 3842754 bytes, checksum: efaf77630673ef262020470917c52bae (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Neste trabalho estudamos, de maneira teórica, as propriedades de transporte de nanoestruturas tanto semicondutoras quanto metálicas que possuem um confinamento bidimensional. O confinamento lateral gera nanofios cuja condutância é quantizada. No caso de heteroestruturas de semicondutores, utilizamos modelo dentro das aproximações de função envelope e massa efetiva para estudar os efeitos de defeitos repulsivos na quantização da condutância. Os resultados indicam que a presença de um defeito na região confinada altera os limiares de quantização enquanto a localização do mesmo na região dos contatos diminui o valor dos patamares. Mostramos também que a posição do defeito com relação ao eixo de propagação dos elétrons relaciona diretamente os modos de propagação à densidade eletrônica dentro do fio e à relação que os mesmos tem com cada plateau. A segunda metade desta dissertação corresponde a estudo sistemático das propriedades de transporte em fios metálicos de dimensões atômicas. Utilizamos uma metodologia baseada na Teoria de Hückel Estendida e na fórmula de Bütikker e Landauer para mostrar a relação entre o arranjo atômico e os padrões de condutância. As estruturas estudadas foram obtidas a partir de imagens estáticas de microscopia eletrônica de transmissão no modo de alta resolção e da estrutura do material bulk. Mostramos a partir daí que é possível correlacionar de maneira direta medidas de transporte feitas em um aparelho dedicado com as imagens observadas. Os resultados dos cálculo estão em excelente concordância com os dados experimentais mostrando, portanto a importância de se levar em conta as propriedades cristalográficas em sistema metálicos nanoestruturados / Abstract: We have studied the transport properties of both semiconductor and metalic structures that present a two dimensional confinement. The lateral confinement gives rise to nanowires whose conductance is quantized. In the case of semiconductor heterostructures we have used a model within the envelope function and effective mass aproximations to study the efects that repulsive defects might have on the conductance quantization. Our results show that the presence of a defect in the confined region raises the threshold for the quantized plateaus, while locating it at the end lead diminishes the plateau value itself. We were also able to show that the defect position with respect to the axis of propagation of the electrons is directly related to propagation modes, to the electron density inside the wire and its relation with each of the plateaus. Finally, there is evidence that the defect might function as a probe for the intensity of the wave function inside the structure. The second half of this dissertation is a systematic study of transport properties in atom-size metallic nanowires. We have used a model based on Extended H¨ uckel Theory and the B¨ utikker-Landauer transport formalism to demonstrate a relationship between the atomic arrangement and conductance profiles. The studied structures were obtained from High Resolution Electron Microscopy (HRTEM) images and the properties of the bulk material. From then on, we have used the calculations to consistently correlate the HRTEM results with transport measurements made by a dedicated experiment. Our calculations are in excelent agreement with the experimental data, showing the importance of taking into account the crystallographic properties of metallic nanostructures / Mestrado / Física / Mestre em Física

Orientador: Jose Busnardo Neto / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-07-15T01:19:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Paes_AntonioCarlosdeJesus_D.pdf: 3576495 bytes, checksum: 0e52f147e3eb2f6fce1daddcdff11173 (MD5) Previous issue date: 1987 / Resumo: É desenvolvido um modelo de três fluidos, unidimensional, um fluido para os íons, outro para os elétrons e um terceiro para os íons refletidos afim de simular implosões de q-pinches. O modelo trata as reflexões que ocorrem em potências abruptos, e que originam os íons refletidos, como colisões. Os momentos deste ter mo de colisões fornecem a contribuição dos íons refletidos são simulados o q-pinch rápido de baixa densidade da Universidade de Maryland e o Tupã, q-pinch da UNICAMP. No caso do q-pinch de Maryland verifica-se a concordância dos resultados da simulação referentes a perfis de densidade e temperatura dos íons, para diferentes valores do campo de polarização, com resultados experimentais. Além disso, verifica-se que as simulações obedecem leis de escala simples, ao variar parâmetros como densidade, temperatura inicial, etc. No caso do Tupã as simulações apresentam resultados de acordo com os experimentais mediante a escolha adequada de valores para Zef e temperatura inicial / Abstract: A one dimensional three fluid model, one for ions, the other for electrons and a third fluid for the reflected ions is derived and it is used to simulate implosions of q-pinches. The model to handle the reflected ions treats the reflections that occur in the abrupt potentials, that develop during the implosion, as collisions. Moments of these collisional terms take into account the reflected ion contribution, in this three fluid model. The low density fast q-pinch of the University of Mary land is simulated. The simulations compare favorably with the experimental results for density profiles and ion temperature, in the case of different bias field. The simulations also obey scale laws for different parameters as density, temperature, etc. The Tupã, q-pinch of the UNICAMP, is also simulated. Agreement is found with implosion time and ion temperature if adequate values of Zef or initial temperature are chosen / Doutorado / Física / Doutor em Ciências