Orientador: Cássio Machiaveli Oishi / Banca: Messias Meneguette Júnior / Banca: Fabrício Simeoni de Souza / Resumo: Neste trabalho, analisamos métodos de diferenças finitas para solução numérica da equação de Poisson em domínios irregulares com condições do tipo Dirichlet, fazendo um estudo detalhado de cada um desses métodos numéricos. Em particular, analisamos o Método das Interfaces Imersas (MII), Métodos Clássicos usando interpolações linear (MCL) e quadrática (MCQ) e um Método do tipo Fronteiras Imersas modificado (MFIM). Inicialmente, comparamos os resultados obtidos por esses métodos na solução numérica de uma equação elíptica unidimensional, envolvendo uma interface localizada em um ponto que não coincide com a malha. No caso unidimensional provamos que o MCL e o MFIM são equivalentes. Posteriormente, analisamos os resultados obtidos por esses métodos na solução numérica de problemas elípticos bidimensionais, com condições de contorno definida sobre geometrias irregulares. Em geral, os métodos foram consistentes com a solução exata. No caso unidimensional o MII e o MCQ apresentaram resultados semelhantes, com ordem de precisão quadrática, enquanto que o MCL e o MFIM são menos precisos para esses testes. Após isso, realizamos testes preliminares envolvendo geometrias bidimensionais irregulares. Os resultados apontam que o MFIM e o MII são mais acurados e possuem ordem de convergência quadrática / Abstract: In this work, we study finite difference methods for the numerical solution of PoissonŠs equation on irregular domains with Dirichlet-type boundary conditions, performing a detailed study of these schemes. In particular, we analyze the Immersed Interfaces method (IIM), the classical method with linear (CML) and quadratic (CMQ) interpolation and the modified immersed boundary method (MIBM). Firstly, we compare the results obtained from these methods for solving a one-dimensional elliptic equation. In this equation, an interface is located at an irregular grid point. In general, all methods have been found consistent to the exact solution. In the one-dimensional case, IIM and CMQ have showed similar results, with second-order accuracy while MBIM and CML have presented less accurate results. Finally, we conduct preliminary results for two-dimensional irregular geometries. The results show that IIM and MIBM are more accurate than the classical method with linear interpolation / Mestre

Orientador: Marcelo Messias / Banca: marcio Ricardo Alves Gouveia / Banca: Cristiane Nespoli Morelato França / Resumo: No presente trabalho estudamos um sistema de equações diferenciais ordinárias de um modelo biológico de câncer que apresenta caos. Para o estudo faz-se necessário o conhecimento a respeito de bifurcações, em especial a bifurcação de Hopf e a de período duplo ("flip"), também de uma noção básica de dinâmica simbólica. O modelo é analisado de duas formas. No decorrer da primeira análise são fixados os parâmetros envolvidos, deixando variar somente um deles, a taxa de crescimento das células saudáveis. Para determinado valor crítico deste parâmetro, em torno do ponto de equilíbrio de coexistência entre as três populações celulares em estudo (células saudáveis, células do sistema imune e células tumorais), ocorre o surgimento de um ciclo limite, originado de uma bifurcação de Hopf. Em seguida, há uma bifurcação de duplicação de período de tal ciclo limite, conduzindo as soluções ao comportamento caótico. Numa segunda abordagem, são variados dois parâmetros, a taxa de inativação das células efetoras pelas células tumorais e a taxa de inativação das células tumorais pelas células efetoras. Encontra-se um regime paramétrico no qual as soluções que possuem comportamento caótico têm suas trajetórias tendendo a um comportamento ordenado, o que é verificado através do cálculo da entropia topológica, expoentes de Lyapunov e previsibilidade. / Abstract: In this work we study a system of ordinary differential equations which represent a mathematical model of cancer which has chaotic dynamics. In the study we use the bifurcation theory, especially the Hopf bifurcation and the period doubling bifurcation (flip), we also use the basic notion of symbolic dynamics. The model is analyzed from two points of view. In the first one we consider all the parameters as being fixed and vary only one of them, which is related to the growth rate of the healthy cells. For a determined critical value of this parameter, a Hopf bifurcation occurs in the equilibrium point representing the coexistence of the three types of cells (healthy cells, immune system cells and tumor cells), giving rise to the existence of a limit cycle. Studying the continuation of this limit cycle, we detect the occurrence of a cascade of period doubling bifurcations which, in the limit, leads to the chaotic behaviour of the solutions. In a second analysis, we vary two of the parameters of the model, representing the inactivation of the immune system cells by the tumor cells and the inactivation of the tumor cells by the immune system cells. In this analysis we determined certain parameter values for which the solutions having chaotic behavior tend to a regular regime, which is obtained by the calculation of the topological entropy, the Lyapunov exponents and predictability. / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:08Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-03-15Bitstream added on 2014-06-13T20:35:13Z : No. of bitstreams: 1 costa_cg_me_prud.pdf: 10846333 bytes, checksum: edd825f26c64cc382ef405066dbf048d (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / As equações diferenciais parciais hiperbólicas tem recebido uma atenção especial nos últimos anos devido sua grande aplicabilidade em diversas áreas da ciência e pelas dificuldades numéricas que elas impõem. O presente projeto leva em conta a importância do termo fonte e as implicações que isto representa na solução numérica das equações hiperbólicas, em especial nas leis de conservação. Todo o trabalho é focado no caso bidimensional das leis de conservação hiperbólicas, considerando termos fonte stiff. Este tipo de termo fonte impõe diferença de escala de propagação das ondas e das escalas advindas do próprio termo fonte. A equação hiperbólica com termo fonte deve ser tratada de forma especial. Utilizando os métodos mais recomendados na prática, resolvemos tal equação separando-a em duas ou mais partes, e depois acoplamos as partes na solução final. Os métodos utilizados em cada parte separada tem grande influência na solução... / The hyperbolic partial differential equations has had special attention in recent years due to their wide application in various areas of science and the numerical difficulties they impose. This project takes into account the importance of the font term and the implications this represents in the numerical solution of hyperbolic equations, especially in conservation laws. All work is focused on the case of two-dimensional hyperbolic conservation laws, considering the font terms stiff. This type of font term imposes difference in scale propagation of waves and those scales that comes from the font term. The hyperbolic equation with font term should be treated in a special way. Using the methods recommended in practice, we solve this equation by separating it into two or more parts, and then put the parties together in the final solution. The methods used... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:08Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-04-24Bitstream added on 2014-06-13T18:55:34Z : No. of bitstreams: 1 merejolli_r_me_prud.pdf: 1357578 bytes, checksum: 415c634c0e40bf216c3855bc04b34cf3 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Neste trabalho é apresentado um método numérico para simular escoamentos viscoelásticos axissimétricos com superfícies livres modelados pela equação constitutiva PTT (Phan-Thien-Tanner). As equações governantes para escoamentos axissimétricos transientes incompressíveis de um fluido PTT são resolvidas utilizando o método de diferenças finitas numa malha deslocada. As derivadas temporais da equação do momento e da equação constitutiva são integradas pelo método de Euler explícito. Os termos convectivos são aproximados pelo método de alta ordem CUBISTA (Convergent and Universally Bounded Interpolation Scheme for the Treament of Advection), os termos difusivos e as derivadas espaciais são aproximados por diferenças centrais. O fluido é modelado utilizando a técnica Marker-and-Cell (MAC) o que permite visualizar e localizar a superfície livre do fluido. O método numérico descrito neste trabalho foi implementado na plataforma de alto desempenho denominada FREEFLOW-AXI e verificado comparando-se os resultados numéricos obtidos da simulação do escoamento totalmente desenvolvido em um tubo com a solução analítica deste problema. Foram obtidos alguns resultados numéricos para escoamentos axissimétricos com superfícies livres utilizando um fluido PTT, tais como, o impacto de uma gota esférica de fluido viscoelástico numa superfície rígida (Impacting Drop), o impacto de uma gota esférica numa superfície líquida (Splashing Drop) e o problema do inchamento do extrudado (Dieswell). Nestas simulações, o foco principal foi estudar numericamente os efeitos dos parâmetros do modelo PTT e nestes escoamentos / In this work is presented a numerical method for simulating axisymmetric viscoelastic free surface flows modeled by the constitutive equation PTT (Phan-Thien-Tanner). The governing equations for incompressible transient axisymmetric flows of a PTT fluid are solved using the finite difference method in a staggered grid. The time derivatives on momentum and constitutive equations are integrated by forward Euler method. The convective terms are approximated by the high order method CUBISTA (Convergent and Universally Bounded Interpolation Scheme for the Treament of Advection), the diffusive terms and the spatial derivatives are approximated by central differences. The fluid is modeled using the strategy “Marker-and-Cell” (MAC) which allows to view and locate the free surface of the fluid. The numerical method described in this work was implemented on the high performance platform called FREEFLOW-AXI and verified by comparing the numerical results of fully developed tube flow with the analytic solution of this problem. Some numerical results for axisymmetric free surface flows using a PTT fluid were obtained, such as, impacting drop, splashing drop and the dieswell problems. In these simulations, the numerical studies about the influence that the parameters of the PTT model and exert on the flows were the main focus

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:09Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-06-20Bitstream added on 2014-06-13T20:47:45Z : No. of bitstreams: 1 bender_c_me_prud.pdf: 610555 bytes, checksum: 8e81ee36de6af02140ca041f2ba2ee4b (MD5) / Este trabalho apresenta um estudo sobre a monotonicidade de zeros de polinômios ortogonais clássicos de variável contínua e de variável discreta em relação aos seus parâmetros. São também apresentados limitantes para os zeros de alguns destes polinômios / This work presents a study about the monotonicity of zeros of classical orthogonal polynomials of continuous and discrete variable with respect to its parameters. It is also given bounds for the zeros of some of these polynomials

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:09Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-06-05Bitstream added on 2014-06-13T19:06:50Z : No. of bitstreams: 1 verri_ja_me_prud.pdf: 7130871 bytes, checksum: 40212cfd999c344f6165b927a8d582c2 (MD5) / Nesta dissertação fazemos um estudo de modelos biológicos do tipo Lotka-Volterra, utilizando como ferramenta principal a teoria qualitativa das equações diferenciais ordinárias. Abordamos, no plano e no espaço, alguns modelos do tipo predador-presa. Analisamos os comportamentos das soluções sob a variação dos parâmetros e tratamos com detalhes a bifurcação de Hopf, que dá origem a uma órbita periódica isolada (ciclo limite). Estudamos também um teorema devido a Li e Muldowney [16] sobre a estabilidade global de um ponto de equilíbrio para um sistema x˙ = f(x), x ∈ Rn. Aplicamos este resultado no estudo de um modelo de HIV tridimensional, provando a estabilidade global de um ponto de equilíbrio, para certos valores dos parâmetros. Para o mesmo modelo, verificamos a ocorrência de uma dupla bifurcação de Hopf, que leva ao surgimento e posterior desaparecimento de um ciclo limite, ao variarmos um dos parâmetros envolvidos no sistema. As bifurcações de Hopf ocorrem simultaneamente à perda de estabilidade global do ponto de equilíbrio / In this work we present a study of biological models of Lotka-Volterra type, using as main tool the qualitative theory of ordinary differential equations. We analyze some two and three dimensional predator-prey models. The behavior of the solutions are studied under the variation of parameters and it is shown that a Hopf bifurcation occurs, leading to the creation of an isolated periodic orbit (limit cycle). We also study a theorem due to Li and Muldowney [16] about the global stability of an equilibrium point of a system x˙ = f(x), x ∈ Rn. We apply this result in the analysis of a three dimensional model of HIV with treatment, showing the global stability of an equilibrium point, for certain parameter values. For the same model, we prove the occurrence of two Hopf bifurcations, leading to the birth and subsequent death of a limit cycle, when we vary one of the parameters of the model. The Hopf bifurcations occurs simultaneously to the lack of global stability of the equilibrium point

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:09Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-09-06Bitstream added on 2014-06-13T18:55:35Z : No. of bitstreams: 1 othechar_pfs_me_prud.pdf: 662877 bytes, checksum: 8f3953cd38a014baaeb066abad521aa2 (MD5) / Neste trabalho, analisamos métodos de diferenças finitas para solução numérica da equação de Poisson em domínios irregulares com condições do tipo Dirichlet, fazendo um estudo detalhado de cada um desses métodos numéricos. Em particular, analisamos o Método das Interfaces Imersas (MII), Métodos Clássicos usando interpolações linear (MCL) e quadrática (MCQ) e um Método do tipo Fronteiras Imersas modificado (MFIM). Inicialmente, comparamos os resultados obtidos por esses métodos na solução numérica de uma equação elíptica unidimensional, envolvendo uma interface localizada em um ponto que não coincide com a malha. No caso unidimensional provamos que o MCL e o MFIM são equivalentes. Posteriormente, analisamos os resultados obtidos por esses métodos na solução numérica de problemas elípticos bidimensionais, com condições de contorno definida sobre geometrias irregulares. Em geral, os métodos foram consistentes com a solução exata. No caso unidimensional o MII e o MCQ apresentaram resultados semelhantes, com ordem de precisão quadrática, enquanto que o MCL e o MFIM são menos precisos para esses testes. Após isso, realizamos testes preliminares envolvendo geometrias bidimensionais irregulares. Os resultados apontam que o MFIM e o MII são mais acurados e possuem ordem de convergência quadrática / In this work, we study finite difference methods for the numerical solution of PoissonŠs equation on irregular domains with Dirichlet-type boundary conditions, performing a detailed study of these schemes. In particular, we analyze the Immersed Interfaces method (IIM), the classical method with linear (CML) and quadratic (CMQ) interpolation and the modified immersed boundary method (MIBM). Firstly, we compare the results obtained from these methods for solving a one-dimensional elliptic equation. In this equation, an interface is located at an irregular grid point. In general, all methods have been found consistent to the exact solution. In the one-dimensional case, IIM and CMQ have showed similar results, with second-order accuracy while MBIM and CML have presented less accurate results. Finally, we conduct preliminary results for two-dimensional irregular geometries. The results show that IIM and MIBM are more accurate than the classical method with linear interpolation

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:09Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-03-28Bitstream added on 2014-06-13T18:07:06Z : No. of bitstreams: 1 fermino_ms_me_prud.pdf: 1320105 bytes, checksum: 783a313a3f9ea07255cc0289181db2f8 (MD5) / No sensoriamento remoto, o desenvolvimento dos sistemas sensores e inerente ao fornecimento de dados com maior quantidade, qualidade e variabilidade, fazendo do processamento digital de imagens um meio para aplicação de m etodos matem aticos que aprimoram os resultados já obtidos. Uma característica dos sistemas sensores e a resolução espacial de imagens pancromáticas superior a resolucão espacial das imagens multiespectrais. Uma característica dos sistemas sensores e o fornecimento imagens pancromáticas com resolução espacial superior as imagens multiespectrais, cuja fusão busca melhor resolução espacial com menor perda do conteúdo multiespectral. Existem inúmeros métodos de fusão de imagens bem conhecidos, dentre os quais podemos elencar IHS, YUV e métodos baseados em transformadas multiescala. Os méetodos tipo IHS baseados na transformada wavelet têm gerado excelentes resultados na busca por minorar a distorção das cores no resultado do processo de fusão... / In remote sensing, the development of sensor systems is inherent in the provision of data with greater quantity, quality and variability, making the digital image processing a way for an application of mathematical methods to improve the results already achieved. A feature of the sensors systems is to provide panchromatic images with a better spatial resolution than its multispectral images, whose merger preserves spatial details without multispectral content loss. There are numerous widely known fusion methods, among which we can list IHS, YUV and mustiscale transform based methods. IHS type methods based on wavelet transform has generated excellent results in the search for minimizing color distortions in the merger... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2016-05-17T16:51:25Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-08-21. Added 1 bitstream(s) on 2016-05-17T16:54:12Z : No. of bitstreams: 1 000863002.pdf: 1624838 bytes, checksum: 13b521e4fc0ebad7f28c6115bf3dd491 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Técnicas e tecnologias são utilizadas em aplicações de Realidade Virtual visando proporcionar uma melhor imersão ao usuário. A multiprojeção de Ambientes Virtuais é a técnica onde múltiplas projeções contínuas e sincronizadas de um Ambiente Virtual são renderizadas em tempo real, geralmente utilizando imagens estereoscópicas e a correção da perspectiva de acordo com o ponto de visão do usuário. As tecnologias apresentam certo grau de dinamismo, uma vez que grande parte é fomentada pelo mercado consumidor que está sempre atento as melhorias e novos recursos. Atualmente, o mercado de Jogos Digitais é um dos mais ativos. Com a disponibilização dos motores de jogo de empresas como Epic Games e Unity Technologies, as tecnologias empregadas na criação de jogos podem ser utilizadas por pesquisadores no desenvolvimento de aplicações com Ambientes Virtuais com propósitos diversos. Neste trabalho, as definições de Realidade Virtual e de motor de jogo são apresentadas, evidenciando as características destas ferramentas para criação de jogos que fazem com que pesquisadores as adotem para o desenvolvimento de suas aplicações e experimentos. Como contribuição principal, apresenta-se as soluções para o uso da multiprojeção em Ambientes Virtuais gerados por motores de jogo, apontando tendências para o design de uma solução genérica aplicada no motor de jogo Unity, dando origem ao pacote Unity Cluster Package. O Unity é um dos mais populares motores de jogo, amplamente utilizado por ser de fácil uso e multiplataforma, permitindo a criação de aplicações para consoles, PCs, navegadores web e dispositivos móveis como tablets e smartphones. O Unity Cluster Package tem como objetivo facilitar o desenvolvimento de aplicações de multiprojeção com o motor de jogo Unity, constituindo-se de componentes drag-and-drop bem definidos e altamente configuráveis. Este pacote Unity foi utilizado na criação de... / Techniques and technologies are used in Virtual Reality applications aiming to provide a better immersion to the user. The multi-projection of Virtual Environments is a technique where multiple continuous and synchronized projections of a Virtual Environment are rendered in real time, usually using stereoscopic images and perspective correction according to the user's viewpoint. Technologies have certain degree of dynamism, since much of it is supported by the consumer market which is always on the lookout for improvements and new features. Currently, Digital Games market is one of the most active. With game engines availability from companies such as Epic Games and Unity Technologies, the game creation technology can be used by researchers in the development of applications with Virtual Environments for several purposes. In this work, the definitions of Virtual Reality and game engine are presented, pointing out features that make researchers adopt these game creation tools for the development of their applications and experiments. As the main contribution, the solutions to achieve multiprojection Virtual Environments generated by game engines are presented, indicating trends for a generic solution design that was applied in the Unity game engine, originating the Unity Cluster Package. Unity is one of the most popular game engines, widely used featuring user-friendly and multi-platform, allowing the applications creation for consoles, PCs, web browsers, and mobile devices such as tablets and smartphones. The Unity Cluster Package aims to facilitate the multi-projection applications development with the Unity game engine, providing welldefined and highly configurable drag-and-drop components. This Unity package was used in the applications creation for a specific multi-projection system. Among these applications, there are an immersive exploration of a high quality Virtual Environment, a multiplayer game integrating different ...

Made available in DSpace on 2016-05-17T16:51:25Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-08-22. Added 1 bitstream(s) on 2016-05-17T16:55:01Z : No. of bitstreams: 1 000864107.pdf: 1967063 bytes, checksum: b6a04d735d1964d6dfeb7d1495b12ed3 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Os Problemas de Corte de Estoque (PCE) são frequentemente encontrados em indústrias moveleiras, onde deseja-se cortar objetos maiores (placas de madeira) em objetos menores (itens), cada qual com uma quantidade pré-estabelecida (demanda), a fim de que seja possível a construção de diversos produtos finais demandados. O foco deste trabalho é a solução dos PCE bidimensionais, em que duas dimensões são relevantes durante o processo de corte, utilizando diferentes métodos para elaborar maneiras distintas de se cortar um único objeto em estoque (elaboração de padrões de corte). Devido às diferentes prioridades que se tem dentro de uma indústria moveleira, pode ser que seja necessário cortar placas de madeira mais rapidamente para que os produtos sejam fabricados com maior agilidade. No entanto, esta rapidez na produção pode gerar maior perda de matéria-prima, ocasionando maiores gastos no processo produtivo. Para possibilitar a solução computacional desse problema foi desenvolvido um código computacional e alguns resultados são apresentados. É realizado um estudo comparativo entre a solução encontrada na prática de uma fábrica real de móveis com a solução encontrada neste trabalho. Os dados utilizados foram extraídos de uma empresa localizada na cidade de Jaci, no interior do estado de São Paulo, considerada de médio porte e que atende o mercado moveleiro a nível nacional / The Cutting Stock Problems (CSP) are generally found in furniture industry, where is need to cut larger objects (wooden boards) into smaller objects (items), each one with a specific amount (demand), in order to produce several final products. The focus of this work is to solve the two-dimensional CSP, where two dimensions are relevant during the cutting process, using different methods to create different ways to cut a single object in stock (development of cutting patterns). Due to the different priorities that have in a furniture industry, sometimes could be necessary to cut wooden boards more quickly to make products as fast as possible. However, this agility in production process may generate greater loss of raw materials, making the manufacturing process more expensive. In order to present a computational solution to the problem, was developed a computational code and some computational results are presented. A comparative study is carried out with a solution found in the practice of real furniture factory and a solution found at this work. The data was obtained from a company located in Jaci, in the state of Sao Paulo, considered medium-sized and deal with furniture market at national level