No description available.

Molts sistemes físics tenen la propietat que la seva dinàmica ve definida per algun tipus de difussió espaial en competició amb un fenòmen de reacció, com per exemple en el cas de dos components químics que reaccionen al mateix temps que es difon l'un en el si de l'altre. La presència d'aquests dos fenòmens, la difusió i la reacció, sovint dóna lloc a patrons no homogenis de gran riquesa. Els models matemàtics que descriuen aquest tipus de comportament són normalment equacions en derivades parcials les solucions de les quals representen aquests patrons. En aquesta tesi s'analitza l'equació de Ginzburg-Landau complexa general, que és una equació en derivades parcials de reacció-difusió que s'utilitza sovint com a model matemàtic per a descriure sistemes oscil·latoris en dominis extensos. En particular estudiem els patrons que sorgeixen en el pla quan s'imposa que el grau de Brouwer de la solució no sigui nul. Aquests patrons estan formats per ones de rotació en forma d'espirals, és a dir, les corbes de nivell de la solució formen espirals que emanen dels punts on la funció s'anul·la. Quan la solució s'anul·la només en un punt i per tant només hi ha una espiral, tota la dependència temporal apareix en el terme de freqüència. Així doncs, la funció solució es pot expressar com a funció del radi polar i en termes del seu grau topològic i la freqüència de l'ona. Per tant, aquestes solucions es poden expressar en termes d'un sistema d'equacions diferencials ordinàries. Aquestes solucions només existeixen per una certa freqüència que depèn unívocament dels paràmetres de l'equació i, com a conseqüència i degut a la relació de dispersió entre el nombre d'ones i la freqüència, el nombre d'ones a l'infinit, l'anomenat nombre d'ones asimptòtic, ve també determinat unívocament pels paràmetres. Quan les solucions tenen més d'un zero aïllat la condició sobre el grau de la funció fa que de cada zero sorgeixi una espiral diferent i aquestes es mouen en el pla mantenint la seva estructura local. En aquest treball s'usen tècniques d'anàlisi asimptòtica per trobar equacions del moviment per als centres de les espirals i es troba que aquesta evolució temporal és lenta. En concret, per la distàncies relatives grans entre els centres de les espirals, l'escala de temps per a la seva dinàmica ve donada pel logaritme de l'invers d'aquesta distància. Es demostra que aquestes equacions del moviment són diferents en funció de la relació entre els paràmetres de l'equació de Ginzburg-Landau complexa i la separació entre els centres de les espirals, i que la forma com es passa d'unes equacions a les altres és molt singular. També es demostra que el nombre d'ones asimptòtic per al cas de sistemes amb diverses espirals també està unívocament determinat pels paràmetres però no obstant, el cas de sistemes amb diverses espirals es diferencia del cas d'una única ona en què deixa de ser constant i evoluciona al mateix ritme que la velocitat dels centres de les espirals. / Many physical systems have the property that its dynamics is driven by some kind of spatical diffusion that is in competition with a reaction, like for instance two chemical species that react at the same time that there is a diffusion of each of them into the other. This interplay between reaction and diffusion produce non-homogeneous patterns that can sometimes be very rich. The mathematical models that describe this kind of behaviours are usually nonlinear partial differential equations whose solutions represent these patterns. In this thesis we focus on an especific reaction-diffusion equation that is the so-called general complex Ginzburg-Landau equation that is used as a model for oscillatory systems in extended domains. In particular we are interested in the type of patterns in the plane that arise when the solutions have a non-vanishing Brouwer degree. These patterns have the property that they exhibit rotating waves in the shape of spirals, which means that the contour lines arrange in the shape of spirals that emerge from the points where the solution vanishes. When the solution vanishes only at one point all the time dependence appears as a frequency term so the solutions can be expressed as a function of the polar radius and in terms of the topological degree of the solution and the frequency of the wave. Therefore, these solutions can be expressed in terms of a system of ordinary differential equations. These solutions do only exist with a given frequency, and as a consequence and due to the existence of a dispresion relation, the wavenumber far from the origin, the so-called asymptotic wavenumber, is also unique. When the solutions have more than one isolated zero, the condition on the degree of the function has the effect of producing several spirals that emerge from the different zeros of the solution. These spirals evolve in time keeping their structure but moving around on the plane. In this work we use asymptotic analysis techniques to derive laws of motion for the centres of the spirals and we show that the time evolution of these patterns is slow and, for large relative separations of the centres of the spirals, the time scale for the their dynamics is logarithmic in the inverse of this distance. These laws of motion are different depending on the relation between the parameters of the complex Ginzburg-Landau equation and the relative separation of the spirals. We show that the way these laws change as the spirals separate or approach is highly singular. We also show that the asymptotic wavenumber in the case of multiple spirals is as well unique and that it evolves in time at the same rate as the velocity of the centres.

En la presente tesis se han estudiado métodos de paso fraccionado para la resolución numérica de la ecuación de Navier-Stokes incompresible mediante el método de los elementos finitos; dicha ecuación rige el movimiento de un fluido incompresible viscoso. Partiendo del análisis del método de proyección clásico, se desarrolla un método para el problema de Stokes (lineal y estacionario) con iguales propiedades en cuanto a discretizacion espacial que aquel, explicando así sus propiedades de estabilización de la presión. Se da también una extensión del nuevo método a la ecuación de Navier-Stokes incompresible estacionaria (no lineal).En la segunda parte de la tesis, se desarrolla un método de paso fraccionado para el problema de evolución que supera un inconveniente del método de proyección relativo a la imposición de las condiciones de contorno.Para todos los métodos desarrollados, se demuestran teoremas de convergencia y estimaciones de error, se proponen implementaciones eficientes y se proporcionan numerosos resultados numéricos.

Esta tesis está centrada en el modelado de la acústica de salas en espacios cerrados mediante el uso de una ecuación de transferencia radiativa y una ecuación de difusión En este trabajo se investiga cómo a través de estos modelos teóricos se pueden simular el campo sonoro en espacios complejos. Recientemente, el modelo de la ecuación de fusión ha sido prppuesto para ser utilizado en el modelado de la acústica de salas con superficies que reflejan el sonido de forma totalmente difusa. Este enfoque del uso de la ecuación de la disusión de sido intensamente investigado en los últimos años, ya que proporciona una alta eficiencia y flexibilidad para simular las distribuciones del campo sonoro en diferentes tipos de salas; sin embargo, sólo se han realizado unas pocas investigaciones con el objetivo de indagar sobre la precisión y las limitaciones de este método alternativo. Por lo tanto, en primer lugar se presenta un modelo basado en la ecuación de transferencia por radiación siendo meta principal el unificar una amplia gama de métodos geométricos de modelado de acústica de salas. Además, esta tesis está especialmente dedicada a establecer las bases y suposiciones que permitan obtener un modelo de difusión acústica como particularización del modelo de transferencia radiativa con el objetivo de conseguir una descripción clara y adecuada de sus ventajas y limitaciones desde el punto de vista teórico. Este trabajo permite enlazar directamente al modelo de la ecuación de difusión con el grupo de métodos de la acústica geométrica reforzando sus características y permitiendo una adecuada comparación con estos métodos ampliamente reconocidos. Una vez realizado este análisis teórico, esta tesis también se dedica a cuestiones relativas a la implementación numérica del modelo acústico de la ecuación de difusión . En este trabajo, se modela el campo sonoro a través de esquemas en diferencias finitas. Los resultados de este estudio proporcionan soluciones simples y practicas que muestran unos requerimientos computacionales bajos tanto de consumo de memoria como de tiempo. / Navarro Ruiz, JM. (2012). Discrete-time modelling of diffusion processes for room acoustics simulation and analysis [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/14861

Introduction of wireless communications systems in railway communications are at the origin of this thesis. Ifercat, the company in charge of the development of Línia 9 of Barcelona Metro, decided that wireless systems were employed in order to increase efficiency and safety. For this reason, characterisation of ISM 5.8GHz band in tunnel environments for broad band wireless train communications becomes necessary. Tunnel environments constitute harsh environments due to humidity, obstacles, power systems, moving trains, curves¿ The Automatic Train Control system requires a 20MHz bandwidth for train-to-ground video transmission in order to get on-board information and surveillance. Given that Línia 9 was at the early stages of its development at the beginning of the study, a dual-polarised spectral simulator was developed first. Spectral techniques work in both spatial and spatial-frequency domain and are extremely adaptable to changes in the tunnel cross section as the wave front passes down the tunnel. Efficiency of this technique comes from the well-known properties of FFT algorithms. Spectral techniques provide good near-field predictions and can model different antenna configurations easily. On the other hand, boundary conditions present some issues that must be overcome. Long tunnels also represent a problem in terms of required memory space. The parabolic equation has been used to enhance the performance of spectral techniques far from the source. They complement each other well because parabolic conditions require smooth variations in one direction, thus far from the source, where only field components propagating parallel to the tunnel axis remain, in order to provide accurate results. Application of Leontovich boundary conditions ensures proper solution at the change of media and its low computational cost permits acceleration of predictions. These two techniques are then combined to verify the measurement campaigns developed at metro tunnels during the thesis. MIMO schemes are used to enhance the system throughput and simulation predictions are compared to measurements with good results. The work presented in this thesis consisted first on implementing both simulators and verifying their correct behaviour with theoretical analytical solutions. Secondly, predictions are compared with measurement campaigns carried out in Barcelona Metro environments. The study focuses on EM attenuation, field distribution, fading characterisation, antenna location and MIMO processing at the frequency band of interest.

En aquest treball s'ha estudiat la dinàmica dels làsers de classe A i de classe B en termes del potencial de Lyapunov. En el cas que s'injecti un senyal al làser o es modulin alguns dels paràmetres, apareix un comportament moltmés complex i s'estudia el conjunt de bifurcacions.1) Als làsers de classe A, la dinàmica determinista s'ha interpretat com el moviment damunt el potencial de Lyapunov. En la dinàmica estocàstica s'obté un flux sostingut per renou per a la fase del camp elèctric.2) Per als làsers de classe A amb senyal injectat, s'ha descrit el conjunt de bifurcacions complet i s'ha determinat el conjunt d'amplituds i freqüències en el quals el làser responajustant la seva freqüència a la del camp extern. 3) S'ha obtingut un potencial de Lyapunov pels làsers de classe B, només vàlid en el cas determinista, que inclou els termes de saturació de guany i d'emissió espontània.4) S'ha realitzat un estudi del conjunt de bifurcacions parcial al voltant del règim tipus II de la singularitat Hopf--sella--node en un làser de classe B amb senyal injectat.5) S'han identificat les respostes òptimes pels làsers de semiconductor sotmesos a modulació periòdica externa. S'han obtingut les corbes que donen la resposta màxima per cada tipus de resonància en el pla definit per l'amplitud relativa de modulació i la freqüència de modulació. / In this work we have studied the dynamics of both class A and class B lasers in terms of Lyapunov potentials. In the case of an injected signal or when some laser parameters are modulated, and more complex behaviour is expected, the bifurcation set is studied. The main results are the following:1) For class A lasers, the deterministic dynamics has been interpreted as a movement on the potential landscape. In the stochastic dynamics we have found a noise sustained flow for the phase of the electric field. 2) For class A lasers with an injected signal, we have been able to describe the whole bifurcation set of this system and to determine the set of amplitudes frequencies for which the laser responds adjusting its frequency to that of the external field. 3) In the case of class B lasers, we have obtained a Lyapunov potential only valid in the deterministic case, including spontaneous emission and gain saturation terms. The fixed point corresponding to the laser in the on state has been interpreted as a minimum in this potential. Relaxation to this minimum is reached through damped oscillations. 4) We have performed a study of the partial bifurcation set around the type II regime of the Hopf-saddle-node singularity in a class B laser with injected signal. 5) We have identified the optimal responses of a semiconductor laser subjected to an external periodic modulation. The lines that give a maximum response for each type of resonance are obtained in the plane defined by the relative amplitude modulation and frequency modulation.