As possíveis soluções da equação integro-diferencial de Boltzmann constituem uma importante ferramenta para o estudo de gases e plasmas. No entanto, suas soluções analíticas são difíceis de serem encontradas. Uma abordagem bastante utilizada na literatura para obter soluções aproximadas da equação de Boltzmann é através de hipóteses que simplificam a forma da integral de colisão. Nesta dissertação, discutimos dois modelos colisionais alternativos que generalizam o método originalmente proposto por Bhatnagar, Gross e Krook, usualmente referido na literatura como aproximação BGK. O primeiro deles é um modelo de relaxação de segunda ordem, no qual introduzimos um segundo tempo de relaxação, 2 , relacionado com efeitos não lineares. O segundo modelo é baseado em outra generalização do modelo BGK obtida através de uma lei de potência parametrizada por um índice . No limite 1 o modelo BGK padrão é recuperado. As duas aproximações são fisicamente interpretadas. Além disso, para ilustrar nossos resultados com algumas aplicações mais quantitativas, obtemos as expressões analíticas para diversos coeficientes de transporte, a saber: a condutividade térmica (), a viscosidade de cisalhamento () e a condutividade elétrica (). Em particular, no modelo de relaxação de segunda ordem, as correções dependem da razão 1/2, onde 1 é a escala de tempo característica do modelo BGK padrão e 2 a nova escala de tempo associada aos efeitos não lineares. Finalmente, como um resultado geral, mostramos também que todas as correções nos coeficientes de transporte dependem numa certa potência do chamado número de Knudsen. / The possible solutions of the integro-diferential Boltzmann equation constitute an important tool for studying gases and plasmas. |However, its analytical solutions are hardly derived. An approach often adopted in the literature for obtaining approximate solutions of the Boltzmann equation is to consider some simplifying hypothesis on the collisional term. In this Dissertation, we discuss two diferent alternative collisional models which generalize the method originally proposed by Bhatnagar, Gross e Krook, and usually referred to as BGK approximation. The first one is a second order relaxation model in which a second relaxation time, 2, related with the nonlinear efects, is introduced. The second one is based on a diferent generalization of the BGK model which is obtained through a power law parameterized by a index . In the limit 1, the BGK model is recovered. Both approximations are physically interpreted. Further, in order to illustrate our results with some more quantitative applications, we derive the analytical expressions for several transport coefficients, among them the thermal conductivity (), the shear viscosity () and the electric conductivity (). In particular, for the second order relaxation model, we find that the corrections depend on the ratio 1/2 where 1 is the characteristic time scale of the BGK model and 2 describe the nonlinear efects. Finally, as a general result, it is also shown that all the corrections on the transport coefficients depend on a given power of the so-called Knudsen number.

As possíveis soluções da equação integro-diferencial de Boltzmann constituem uma importante ferramenta para o estudo de gases e plasmas. No entanto, suas soluções analíticas são difíceis de serem encontradas. Uma abordagem bastante utilizada na literatura para obter soluções aproximadas da equação de Boltzmann é através de hipóteses que simplificam a forma da integral de colisão. Nesta dissertação, discutimos dois modelos colisionais alternativos que generalizam o método originalmente proposto por Bhatnagar, Gross e Krook, usualmente referido na literatura como aproximação BGK. O primeiro deles é um modelo de relaxação de segunda ordem, no qual introduzimos um segundo tempo de relaxação, 2 , relacionado com efeitos não lineares. O segundo modelo é baseado em outra generalização do modelo BGK obtida através de uma lei de potência parametrizada por um índice . No limite 1 o modelo BGK padrão é recuperado. As duas aproximações são fisicamente interpretadas. Além disso, para ilustrar nossos resultados com algumas aplicações mais quantitativas, obtemos as expressões analíticas para diversos coeficientes de transporte, a saber: a condutividade térmica (), a viscosidade de cisalhamento () e a condutividade elétrica (). Em particular, no modelo de relaxação de segunda ordem, as correções dependem da razão 1/2, onde 1 é a escala de tempo característica do modelo BGK padrão e 2 a nova escala de tempo associada aos efeitos não lineares. Finalmente, como um resultado geral, mostramos também que todas as correções nos coeficientes de transporte dependem numa certa potência do chamado número de Knudsen. / The possible solutions of the integro-diferential Boltzmann equation constitute an important tool for studying gases and plasmas. |However, its analytical solutions are hardly derived. An approach often adopted in the literature for obtaining approximate solutions of the Boltzmann equation is to consider some simplifying hypothesis on the collisional term. In this Dissertation, we discuss two diferent alternative collisional models which generalize the method originally proposed by Bhatnagar, Gross e Krook, and usually referred to as BGK approximation. The first one is a second order relaxation model in which a second relaxation time, 2, related with the nonlinear efects, is introduced. The second one is based on a diferent generalization of the BGK model which is obtained through a power law parameterized by a index . In the limit 1, the BGK model is recovered. Both approximations are physically interpreted. Further, in order to illustrate our results with some more quantitative applications, we derive the analytical expressions for several transport coefficients, among them the thermal conductivity (), the shear viscosity () and the electric conductivity (). In particular, for the second order relaxation model, we find that the corrections depend on the ratio 1/2 where 1 is the characteristic time scale of the BGK model and 2 describe the nonlinear efects. Finally, as a general result, it is also shown that all the corrections on the transport coefficients depend on a given power of the so-called Knudsen number.

La maîtrise du comportement en vol d’un projectile est, en partie, conditionnée par la connaissance des coefficients associés à chaque effort aérodynamique. Différents outils sont utilisés dans l’industrie, tels que les codes numériques aérodynamiques ou les essais en soufflerie, afin d’obtenir une première estimation des coefficients en phase d’avant-projet. Il est ensuite nécessaire de vérifier la valeur des coefficients et de valider le comportement du projectile en vol au moyen de tirs instrumentés. Un outil automatisé est donc proposé afin d’identifier les coefficients aérodynamiques d’un projectile à partir des mesures issues d’un vol. La technique d’identification est pensée pour être applicable à une gamme la plus large de projectiles. Elle introduit un problème d’optimisation non linéaire en dimension finie. La fonctionnelle du problème contient deux termes : un terme d’écart entre les paramètres d’état et les mesures, de sorte à s’approcher au mieux des mesures et à les relaxer, et un terme de pénalisation prenant en compte les équations de la mécanique du vol. L’outil proposé est testé, pour un projectile de type flèche, avec des données simulées ou avec des données issues de tirs. Il permet l’identification des coefficients aérodynamiques recherchés. L’algorithme est robuste face au bruit et permet également la reconstruction d’une trajectoire débruitée. / The control of the flight behaviour of a projectile partly depends on the knowledge of the coefficients associated with each aerodynamic loading. Different tools are used in the industry, such as numerical aerodynamic codes or wind tests in order to obtain a first estimate of the coefficients during the stage of pilot study. It is then necessary to verify the value of the coefficients and to validate the behaviour of the projectile thanks to scored fires. An automated tool is consequently proposed in order to identify the aerodynamic coefficients of a projectile from flight data. The identification technique is designed so as to be applicable to the widest range of projectiles. It presents a nonlinear optimization problem in finite dimension. The functional of the problem contains two terms : the first one is a gap between the state parameters and the measurements, in order to approach the measurements at best and to relax them, and the second one is a penalization term which takes the flight mechanics equations into account. The proposed tool is tested, for a Kinectic Energy projectile, with simulated data or real flight data. It enables the identification of the searched out aerodynamic coefficients. The algorithm is robust in a noisy environment and also enables the reconstruction of a denoised trajectory.

Pollutant control and efficiency improvement propel the need for clean combustion research on internal combustion engines. To design cleaner fuels for advanced combustion engines, gasoline combustion chemistry must be both understood and developed. A comprehensive examination of gasoline combustion chemistry in a jet stirred reactor is introduced in this dissertation. Real gasoline fuels have thousands of hydrocarbon components, which complicate numerical simulation. To mimic the behavior of real gasoline fuels, surrogates, composed of a few hydrocarbon components, are offered as a viable approach. In this dissertation, combustion chemistry of n-heptane, a key surrogate component, is investigated first, followed by an evaluation of a surrogate kinetic model. Finally, real gasoline fuels are assessed with the surrogate kinetic model. Mass spectrometry was employed to measure intermediates in n-heptane low temperature chemistry. Reaction pathways of the observed intermediates were proposed and clarified. n-Heptane low temperature oxidation reaction scheme was expanded by the proposed reactions. After surrogate proposal and formation, a surrogate kinetic model was examined. Low temperature and high temperature chemistry were observed and predicted. The octane number and composition effect on low temperature oxidation reactivity were revealed. High temperature combustion chemistry was found to be similar among the different surrogates, and the surrogate kinetic model reproduced surrogate behavior well in both low and high temperatures. Finally, the proposed surrogate model was examined using real gasoline fuels. Five real FACE (fuel for advanced combustion engines) gasolines were selected as target fuels to cover a wide range of octane number, sensitivity and hydrocarbon compositions. Low temperature oxidation chemistry was investigated for two intermediate octane number gasolines, FACE A and C. For a high octane number gasoline, FACE F, key pollutant production pathways were the focus of high temperature combustion chemistry. Two low octane number gasolines, FACE I and J, were compared with three other FACE gasolines to clarify gasoline combustion chemistry over a wide range. The gasoline surrogate chemical kinetic model proved to be a comprehensive, viable, accurate and powerful approach for numerical simulations. The proposed gasoline surrogate chemical kinetic model can aid in the numerical design of advanced combustion engines.

A FDA tem incentivado a indústria farmacêutica a implantar no seu sistema de controle de qualidade métodos rápidos para avaliação do produto durante seu processo de produção e/ou na sua forma final para comercialização. Na indústria farmacêutica, o doseamento microbiológico é amplamente utilizado pelo setor de Controle de Qualidade com objetivo de avaliar a eficácia e segurança do medicamento produzido, principalmente no que diz respeito a produção de antibióticos. No caso desses, a aplicabilidade de métodos rápidos é de suma importância a fim de se obter uma avaliação rápida e confiável do produto, garantindo assim a comercialização de medicamentos com a qualidade e segurança necessárias para o sucesso do tratamento terapêutico. O objetivo deste trabalho foi desenvolver e validar método para doseamento microbiológico de nistatina, com leitura cinética em microplaca, perfeitamente intercambiável com o método tradicional de difusão em ágar, porém com redução do tempo de execução e de liberação do resultado final. Os parâmetros definidos para este ensaio foram: utilização de inóculo com 5% de Candida albicans (ATCC 10231), meio de cultura líquido, tempos de 48 horas para crescimento do micro-organismo e 8 horas para leitura das micro-placas, , temperatura de análise de 30 °C e absorbância de 630 nM. Os parâmetros avaliados no processo de validação, de acordo com os códigos oficiais vigentes, demonstraram que o método é sensível, robusto, linear (r = 0,97332), precisão (repetibilidade: 96 %, DPR= 6 % / precisão intermediária: 97 %; DPR = 7 %) e exato ( 97 %, DPR = 7 %). Em comparação ao método de difusão em ágar tradicional, o método desenvolvido demonstrou a mesma eficiência do método já utilizado, contemplando todos os parâmetros do processo de validação, com a vantagem de ser realizado em menor tempo e com o uso reduzido de material de análise, como meio de cultura, padrão e amostra. Em função disso, pode-se concluir que o método desenvolvido e validado além de representar uma tendência mundial, por ser efetuado de modo rápido, eficaz e econômico, é perfeitamente aplicável a rotina laboratorial. / The FDA have been encouraging the pharmaceutical industry to deploy in their system of quality control a rapid method for assessment of the product during its production process and/or in their final form for sale. In the pharmaceutical industry, the microbiological assay is widely used by the Quality Control sector to evaluate the efficacy and safety of the product produced, especially as regards the production of antibiotics. In such case, the applicability of rapid methods is very important in order to obtain a rapid and reliable evaluation of the product, thus ensuring the marketing of medicinal products with the quality and security necessary for the success of therapeutic treatment. The aim of this study was to develop and validate an method for the microbiological assay of Nystatin with kinetic micro-plate reading, perfectly interchangeable with the traditional method of agar diffusion, but with reduced time for implementation and release of the final result. The parameters set for this assay were using 5 % inoculum of Candida albicans (ATCC 10231), liquid culture medium, time of 48 hours for growth of micro-organisms and 8 hours for reading the micro-plate temperature analysis of 30 °C and absorbance of 630 nM. The parameters evaluated in the validation process, according to the current official codes, shows that the method is sensitive, robust, linear (r = 0,97332), precision (repeatability: 96 %, RDS = 6 % / inter-day precision = 97 %, RSD = 7%) and accurate (97 %, RDS = 7%). Compared to the traditional method of diffusion in agar, the developed method demonstrated the same efficiency of the method already used, covering all parameters of the validation process, with the advantage of being performed in less time and with reduced use of material for analysis, as the culture medium and standard sample. As a result, it can be concluded that the method developed and validated besides representing a global trend, being made fast, effective and economical way, is perfectly applicable to routine clinical practice.

A FDA tem incentivado a indústria farmacêutica a implantar no seu sistema de controle de qualidade métodos rápidos para avaliação do produto durante seu processo de produção e/ou na sua forma final para comercialização. Na indústria farmacêutica, o doseamento microbiológico é amplamente utilizado pelo setor de Controle de Qualidade com objetivo de avaliar a eficácia e segurança do medicamento produzido, principalmente no que diz respeito a produção de antibióticos. No caso desses, a aplicabilidade de métodos rápidos é de suma importância a fim de se obter uma avaliação rápida e confiável do produto, garantindo assim a comercialização de medicamentos com a qualidade e segurança necessárias para o sucesso do tratamento terapêutico. O objetivo deste trabalho foi desenvolver e validar método para doseamento microbiológico de nistatina, com leitura cinética em microplaca, perfeitamente intercambiável com o método tradicional de difusão em ágar, porém com redução do tempo de execução e de liberação do resultado final. Os parâmetros definidos para este ensaio foram: utilização de inóculo com 5% de Candida albicans (ATCC 10231), meio de cultura líquido, tempos de 48 horas para crescimento do micro-organismo e 8 horas para leitura das micro-placas, , temperatura de análise de 30 °C e absorbância de 630 nM. Os parâmetros avaliados no processo de validação, de acordo com os códigos oficiais vigentes, demonstraram que o método é sensível, robusto, linear (r = 0,97332), precisão (repetibilidade: 96 %, DPR= 6 % / precisão intermediária: 97 %; DPR = 7 %) e exato ( 97 %, DPR = 7 %). Em comparação ao método de difusão em ágar tradicional, o método desenvolvido demonstrou a mesma eficiência do método já utilizado, contemplando todos os parâmetros do processo de validação, com a vantagem de ser realizado em menor tempo e com o uso reduzido de material de análise, como meio de cultura, padrão e amostra. Em função disso, pode-se concluir que o método desenvolvido e validado além de representar uma tendência mundial, por ser efetuado de modo rápido, eficaz e econômico, é perfeitamente aplicável a rotina laboratorial. / The FDA have been encouraging the pharmaceutical industry to deploy in their system of quality control a rapid method for assessment of the product during its production process and/or in their final form for sale. In the pharmaceutical industry, the microbiological assay is widely used by the Quality Control sector to evaluate the efficacy and safety of the product produced, especially as regards the production of antibiotics. In such case, the applicability of rapid methods is very important in order to obtain a rapid and reliable evaluation of the product, thus ensuring the marketing of medicinal products with the quality and security necessary for the success of therapeutic treatment. The aim of this study was to develop and validate an method for the microbiological assay of Nystatin with kinetic micro-plate reading, perfectly interchangeable with the traditional method of agar diffusion, but with reduced time for implementation and release of the final result. The parameters set for this assay were using 5 % inoculum of Candida albicans (ATCC 10231), liquid culture medium, time of 48 hours for growth of micro-organisms and 8 hours for reading the micro-plate temperature analysis of 30 °C and absorbance of 630 nM. The parameters evaluated in the validation process, according to the current official codes, shows that the method is sensitive, robust, linear (r = 0,97332), precision (repeatability: 96 %, RDS = 6 % / inter-day precision = 97 %, RSD = 7%) and accurate (97 %, RDS = 7%). Compared to the traditional method of diffusion in agar, the developed method demonstrated the same efficiency of the method already used, covering all parameters of the validation process, with the advantage of being performed in less time and with reduced use of material for analysis, as the culture medium and standard sample. As a result, it can be concluded that the method developed and validated besides representing a global trend, being made fast, effective and economical way, is perfectly applicable to routine clinical practice.