Estudamos o modelo predador-presa estocástico definido em uma rede com interações entre os primeiros vizinhos, cada sítio podendo assumir três estados: vazio, ocupado por presa e ocupado por predador. Introduzimos ainda um parâmetro que controla a possibilidade de difuãao dos estados, a difusão é permitida entre quaisquer estados. O modelo exibe uma fase oscilante, uma fase não-oscilante e uma fase absorvente. As duas primeiras fases possibilitam a coexistência entre as espécies biológicas enquanto na fase absorvente a rede é totalmente preenchida por presas e o sistema fica preso nessa configuração. Determinamos a linha de transição da fase não-oscilante para a fase absorvente por meio de simulações dependentes do tempo. Também, determinamos a linha de transição da fase oscilante para a fase não-oscilante através da análise das funções de autocorrelação das séries temporais de presas e predadores. Além disso, estudamos o modelo por meio de aproximações de campo médio dinâmico. Concluímos que a inclusão da difusão no modelo predador-presa leva a uma maior região de coexistência das espécies no diagrama de fases. Nossos resultados sugerem que o componente difusivo é irrevelevante quanto ao comportamento crítico, pois ele não exclui o modelo da classe de universalidade da percolação direcionada. / We have studied the predator-prey stochastic model defined on a lattice with first neighbour interactions. Each site of the lattice may assume one of three states: vacant, occupied by prey and occupied by predator. We have introduced a parameter that controls the possibility of difusion among sites. The model shows an oscilating phase, a non-oscilating phase and an absorbing phase. In the first two phases the system exhibits coexistence of biological species while in the absorbing phase the lattice is filled with prey and the system becomes trapped. We have determined the transition line between the non-oscilating and absorbing phases using time-dependent simulations. We have also determined the transition lines between oscilating and non-oscilating phases using time-autocorrelation functions of the prey time-series. In addition, we have studied the model by means of dynamical mean-field aproximations. We conclude that the introduction of diffusion in the predator-prey model leads to a larger region of coexistence in the phase diagram. Our results suggest that difusion is irrelevant for the critical behavior since it does not change the universatility class of the model.

Orientadores: Guido Costa Souza de Araújo, Rodolfo Jardim de Azevedo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-23T10:06:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Hoffman_Caio_M.pdf: 5338735 bytes, checksum: d93e38ef7846b0ba3f7f3b0ea459fc67 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Phase-change memory (PCM) traz novos ensejos para indústria eletrônica. Devido às projeções de alta escalabilidade do processo de fabricação da PCM, cogita-se usá-la como memória principal em sistemas de computação, substituindo à tradicional DRAM cujos problemas de miniaturização do processo de fabricação demandam tecnologias ainda desconhecidas. Contudo, PCM tem problemas de durabilidade e técnicas de recuperação de falhas robustas são extremamente necessárias para recuperação e prolongamento do seu tempo de vida, medido em número de escritas. As técnicas mais comuns de recuperação de falhas são os códigos de correção de erros. Porém, outras técnicas de recuperação vêm sendo propostas na literatura, aproveitando as características de não-volatilidade da PCM. Neste trabalho, usando uma modelagem matemática, analisou-se como a probabilidade de bit-ip dos principais códigos de correção de erros { paridade, SECDED e BCH { e das principais técnicas de recuperação de falhas { ECP e SAFER { está relacionada _a durabilidade da PCM. A partir da taxa de bit-ip medida através da execução do SPEC2006 e por meio dos modelos matemáticos, comparou-se os resultados dos modelos de simulação utilizando-se a probabilidade teórica de 50% e a taxa obtida experimentalmente de 15%. Os resultados revelaram uma visível degradação da durabilidade dos mecanismos de recuperação de falhas que usam códigos de correção de erros, contradizendo os resultados da literatura. A técnica ECP foi à única que não mostrou degradação. Além disso, uma análise de eficiência energética foi feita, relacionando durabilidade da PCM e o consumo de energia. Novamente, a técnica ECP se destacou nos resultados, como também a técnica SAFER. Finalmente, foram propostos modelos analíticos probabilísticos das técnicas ECP, SECDED e uma análise da técnica PAYG baseada no modelo analítico da ECP / Abstract: Phase-change memory brings new opportunities for the electronics industry. Due to projections of high scalability of the fabrication process, PCM is seen as a new main memory in computing systems, replacing the traditional DRAM, whose scale problems require new future technologies that are still unknown. However, PCM has low endurance when compared with DRAM and robust failure recovery techniques are required to increase its lifetime. To address that, some error correcting techniques have been proposed, based on the non-volatile features of the PCM memories. In this work, we model and analyze the bit-ip probabilities of five such techniques (ECP, parity, SECDED, SAFER and BCH), in order to evaluate its impact to the wear out of the PCM. Using the bit-ip rate of 15%, obtained experimentally from the execution of the SPEC2006 benchmark, we mathematically modeled and simulated these techniques using both an empirical and theoretical probability rates. Our results show a clear degradation in techniques that use error-correcting codes, contradicting the previous results in the literature. Only ECP has not shown any degradation. We have also done power analyses of the above listed techniques so as to relate the endurance and the energy required by each technique. Again, the ECP stood out in the results, like SAFER as well. Finally, analytical probabilistic models for ECP and SECDED were proposed and an analysis of PAYG technique (based on ECP's analytical model) was performed / Mestrado / Ciência da Computação / Mestre em Ciência da Computação

O problema da condução de calor, envolvendo mudança de fase, foi resolvido para o caso de uma cavidade limitada por duas superfícies cilíndricas indefinidamente longas. As condições de contorno impostas consistem em manter a temperatura da superfície interna fixa e abaixo da temperatura de fusão do material que preenche a cavidade, enquanto que a temperatura da superfície externa é mantida fixa e acima da temperatura de fusão. Como condição inicial se fixou a temperatura de todo o material que preenche a cavidade no valor da temperatura da superfície externa. A solução obtida consiste em duas soluções da equação de condução de calor, uma escrita para o material solidificado e outra escrita para o material em estado líquido. As duas soluções são formalmente escritas em termos da posição da frente de mudança de fase, que é representada por uma superfície cilíndrica com raio em expansão dentro da cavidade. A posição dessa superfície é, a princípio, desconhecida e é calculada impondo o balanço de energia através da frente da mudança de fase. O balanço de energia é expresso por uma equação diferencial de primeira ordem, cuja solução numérica fornece a posição da frente como função do tempo. A substituição da posição da frente de mudança de fase em um instante particular, nas soluções da equação de condução de calor, fornece a temperatura nas duas fases naquele instante. A solução obtida é ilustrada através de exemplos numéricos. / The heat conduction problem, in the presence of a change of state, was solved for the case of an indefinitely long cylindrical layer cavity. As boundary conditions it is imposed that the internal surface of the cavity is maintained below the fusion temperature of the infilling substance and the external surface is kept above it. The solution, obtained in non-dimensional variables, consists in two closed form heat conduction equation solutions for the solidified and liquid regions, which formally depend of the, at first, unknown position of the phase change front. The energy balance through the phase change front furnishes the equation for time dependence of the front position, which is numerically solved. Substitution of the front position for a particular instant in the heat conduction equation solutions gives the temperature distribution inside the cavity at that moment. The solution is illustrated with numerical examples.

A presente tese de doutorado avalia a Emissão Magnética Espontânea (SME), fenômeno descrito recentemente no grupo de pesquisa do professor Hélio Goldenstein e que já demonstrou ser uma ferramenta promissora para monitorar a transformação martensítica nos aços. O SME é utilizado para monitorar a velocidade de propagação de plaquetas de martensita; identificar a temperatura em que ocorre o inicio da primeira transformação (Ms); observar martensita induzida por deformação ou tensões durante a deformação de aços contendo austenita metaestável e também estudar a transformação isotérmica da austenita em martensita. A duração dos picos individuais magnéticos emitidos no início (Ms) e no final (Mf) da transformação martensítica durante o resfriamento contínuo foram medidos e comparados com os tamanhos médios das placas de martensita, obtidos através da metalografia quantitativa. O SME, um fenômeno mais sensível do que outras medidas globais como a resistividade, dilatometria, Ruído Magnético de Barkhausen (MBN), etc., não exige um volume crítico de transformação para ser detectado, e é capaz de detectar sinais de placas individuais crescentes. / This PhD thesis evaluates the Spontaneous Magnetic Emission (SME), a phenomenon recently described in the research group of Professor Hélio Goldenstein that has proved to be a promising tool to monitor the Martensitic Transformation in steels. The SME is used to monitor the speed of propagation of martensite plates; to identify the temperature at which the first transformation occurs (Ms); to observe martensite straininduced or stresses during deformation of steels containing metastable austenite and also study the isothermal transformation of austenite in martensite. The duration of individual magnetic peaks issued at the start (Ms) and in the end (Mf) of the martensitic transformation during the continous cooling were measured and compared with the average size of the martensite plates obtained by quantitative metalography. The SME, a phenomenon more sensitive than other global measures such as resistivity, dilatometry, Magnetic Barkhausen Noise (MBN), etc., does not require a critical volume of transformation to be detected, and is able to detect signs of growing individual plates.

O problema da condução de calor, envolvendo mudança de fase, foi resolvido para o caso de uma cavidade limitada por duas superfícies cilíndricas indefinidamente longas. As condições de contorno impostas consistem em manter a temperatura da superfície interna fixa e abaixo da temperatura de fusão do material que preenche a cavidade, enquanto que a temperatura da superfície externa é mantida fixa e acima da temperatura de fusão. Como condição inicial se fixou a temperatura de todo o material que preenche a cavidade no valor da temperatura da superfície externa. A solução obtida consiste em duas soluções da equação de condução de calor, uma escrita para o material solidificado e outra escrita para o material em estado líquido. As duas soluções são formalmente escritas em termos da posição da frente de mudança de fase, que é representada por uma superfície cilíndrica com raio em expansão dentro da cavidade. A posição dessa superfície é, a princípio, desconhecida e é calculada impondo o balanço de energia através da frente da mudança de fase. O balanço de energia é expresso por uma equação diferencial de primeira ordem, cuja solução numérica fornece a posição da frente como função do tempo. A substituição da posição da frente de mudança de fase em um instante particular, nas soluções da equação de condução de calor, fornece a temperatura nas duas fases naquele instante. A solução obtida é ilustrada através de exemplos numéricos. / The heat conduction problem, in the presence of a change of state, was solved for the case of an indefinitely long cylindrical layer cavity. As boundary conditions it is imposed that the internal surface of the cavity is maintained below the fusion temperature of the infilling substance and the external surface is kept above it. The solution, obtained in non-dimensional variables, consists in two closed form heat conduction equation solutions for the solidified and liquid regions, which formally depend of the, at first, unknown position of the phase change front. The energy balance through the phase change front furnishes the equation for time dependence of the front position, which is numerically solved. Substitution of the front position for a particular instant in the heat conduction equation solutions gives the temperature distribution inside the cavity at that moment. The solution is illustrated with numerical examples.

Made available in DSpace on 2015-05-14T12:14:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1974687 bytes, checksum: 8f624027533ea389c076529b9f422cb9 (MD5) Previous issue date: 2011-08-12 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In the limit of low energy, graphene can be described by a theory of free massless Fermions. In this work, we write a non-Euclidean metric that represents graphene and introduce a non-Abelian gauge field due to the presence of topological defects (disclinations). Furthermore, in this background, we study the elastic scattering of Fermions by these defects. Afterwards, we obtain the phase shift angle and the scattering amplitude. We also discuss the influence of these results to transport properties. In this approach, we apply a uniform magnetic field perpendicular to the graphene sheet. Thus, the system also becomes described by an Abelian gauge field and we observe that occurs the break of the degeneracy of Landau levels with possible physical implications for the study of the quantum Hall effect in graphene. In addition, we study the dynamics of Dirac spinors in the presence of a confining potential, as the Dirac oscillator, and the spatial confinement of electrons in a graphene structure in the shape of a ring with topological defects. Finally, we find that the dynamics of spinors is affected by this geometry and the disclination. / No limite de baixas energias, o grafeno pode ser descrito por uma teoria de férmions livres sem massa. Neste trabalho, escrevemos uma métrica não-Euclidiana que representa o grafeno e introduzimos um campo de gauge não-Abeliano devido a presença de defeitos topológicos (desclinações). Neste pano de fundo, estudamos o espalhamento elástico de férmions por esses defeitos. Depois, obtemos o ângulo de mudança de fase e a amplitude de espalhamento. Discutimos também a influência destes resultados em propriedades de transporte. Nesta abordagem, aplicamos um campo magnético uniforme e perpendicular a folha de grafeno. Assim, o sistema também passa a ser descrito por um campo de gauge Abeliano e observamos que ocorre a quebra da degenerescência dos níveis de Landau com possíveis implicações físicas para o estudo do efeito Hall quântico no grafeno. Além disso, estudamos a dinâmica dos spinores de Dirac na presença de um potencial confinante, como o Oscilador de Dirac, e o confinamento espacial dos elétrons em uma estrutura de grafeno no formato de um anel com defeito topológico. Finalmente, encontramos que a dinâmica dos spinores é afetada por esta geometria e pelas desclinações.

A presente tese de doutorado avalia a Emissão Magnética Espontânea (SME), fenômeno descrito recentemente no grupo de pesquisa do professor Hélio Goldenstein e que já demonstrou ser uma ferramenta promissora para monitorar a transformação martensítica nos aços. O SME é utilizado para monitorar a velocidade de propagação de plaquetas de martensita; identificar a temperatura em que ocorre o inicio da primeira transformação (Ms); observar martensita induzida por deformação ou tensões durante a deformação de aços contendo austenita metaestável e também estudar a transformação isotérmica da austenita em martensita. A duração dos picos individuais magnéticos emitidos no início (Ms) e no final (Mf) da transformação martensítica durante o resfriamento contínuo foram medidos e comparados com os tamanhos médios das placas de martensita, obtidos através da metalografia quantitativa. O SME, um fenômeno mais sensível do que outras medidas globais como a resistividade, dilatometria, Ruído Magnético de Barkhausen (MBN), etc., não exige um volume crítico de transformação para ser detectado, e é capaz de detectar sinais de placas individuais crescentes. / This PhD thesis evaluates the Spontaneous Magnetic Emission (SME), a phenomenon recently described in the research group of Professor Hélio Goldenstein that has proved to be a promising tool to monitor the Martensitic Transformation in steels. The SME is used to monitor the speed of propagation of martensite plates; to identify the temperature at which the first transformation occurs (Ms); to observe martensite straininduced or stresses during deformation of steels containing metastable austenite and also study the isothermal transformation of austenite in martensite. The duration of individual magnetic peaks issued at the start (Ms) and in the end (Mf) of the martensitic transformation during the continous cooling were measured and compared with the average size of the martensite plates obtained by quantitative metalography. The SME, a phenomenon more sensitive than other global measures such as resistivity, dilatometry, Magnetic Barkhausen Noise (MBN), etc., does not require a critical volume of transformation to be detected, and is able to detect signs of growing individual plates.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-03-07T11:34:58Z No. of bitstreams: 1 maiconwilliamniebusodone.pdf: 9396542 bytes, checksum: 0a9d05fa621e639f71fa74726b219707 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-03-07T15:03:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 maiconwilliamniebusodone.pdf: 9396542 bytes, checksum: 0a9d05fa621e639f71fa74726b219707 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-07T15:03:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 maiconwilliamniebusodone.pdf: 9396542 bytes, checksum: 0a9d05fa621e639f71fa74726b219707 (MD5) Previous issue date: 2014-08-28 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Problemas de mudança de fase líquido-sólido e/ou sólido-líquido são amplamente encontrados em diversas aplicações da indústria tais como na moldagem de diferentes tipos de peças, na aplicação de sprays térmicos para tratamento de superfícies e na fundição de materiais energéticos tais como o trinitrotolueno (TNT). Neste último caso, contrações de material, trincas e formação de vazios são frequentemente observados, devendo estes comportamentos serem previstos e evitados. Sendo assim, a simulação numérica de tais processos com algoritmos capazes de acompanhar a evolução da superfície livre, e a distribuição da temperatura no corpo durante o processo de fundição é importante. Pretende-se estudar diferentes estratégias na modelagem e solução de problemas desta natureza através das equações de transporte de massa, transferência de calor e de mudança de fase por meio do método dos volumes finitos. Na metodologia usada, os processos de solidificação e fusão são tratados por meio da aproximação do método da entalpia-porosidade baseado em malhas fixas. / Phase change problems as liquid-solid and/or solid-liquid are widely found in several industrial applications such as in molding of different parts, the application of thermal spray treatment and the casting of energy materials such as trinitrotoluene (TNT). For the latter case, material contractions, cracks and empities formation are often observed and these behaviors should be anticipated and avoided. Thus, the numerical simulation of such processes with algorithms capable to follow free surface evolution and body temperature distribution during casting process is important. In this work we study strategies in modeling and solving problems of this nature through the mass transport equations, heat transfer and phase change using the finite volume method. In the methodology used, the melting and solidification process are treated by means of the enthalpy-porosity approximation method based on fixed grids.

Submitted by JOSIANE SANTOS DE OLIVEIRA (josianeso) on 2018-12-21T13:22:18Z No. of bitstreams: 1 José Henrique Nazzi Ehms_.pdf: 4808489 bytes, checksum: b590c723912ffe1d5d90006182f8cff2 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-12-21T13:22:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 José Henrique Nazzi Ehms_.pdf: 4808489 bytes, checksum: b590c723912ffe1d5d90006182f8cff2 (MD5) Previous issue date: 2018-10-31 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Armazenamento térmico apresenta grande potencial de utilização em diversas aplicações, como energia solar, climatização, conservação de alimentos ou aproveitamento de calor residual em processos industriais. O armazenamento térmico de calor latente é realizado com materiais de mudança de fase (PCM), através dos processos de fusão e solidificação. A representação destes processos através de simulação numérica é realizada com o acréscimo ao modelo matemático básico, composto pelas equações da conservação da massa, quantidade de movimento e energia, modelos para descrever o calor latente e a transição na velocidade entre as fases, tais como: Darcy STM (source term method), VVM (variable viscosity method) e SOM (switch-off method). No entanto, a grande maioria das pesquisas nesta área utiliza o primeiro método. Além disso, são poucos os estudos comparativos de diferentes métodos para descrever processos de mudança de fase. Assim, o objetivo do presente estudo é comparar os métodos Darcy STM, VVM e misto (utilizando elementos dos dois anteriores) na simulação numérica de processos de fusão e de solidificação do PCM RT27 no interior de uma esfera. O estudo foi realizado utilizando-se fluidodinâmica computacional, através do método dos volumes finitos. O Modelo numérico foi validado com resultados experimentais da literatura. Os resultados quantitativos e qualitativos de fração líquida mostram que o método Darcy STM é mais adequado ao processo de solidificação, enquanto o método VVM produz resultados mais próximos aos experimentais no processo de fusão. O custo computacional foi menor para o método Darcy STM e maior para o método VVM, enquanto o método misto apresenta custo computacional pouco inferior ao do método VVM. Na análise da camada líquida na fusão de contato, foram analisadas a velocidade descendente do sólido, a espessura da camada e a vazão na camada. Os resultados referentes a camada líquida indicaram significativa influência das configurações do método Darcy STM. No entanto, são pouco influenciados pelas configurações do método VVM. / Thermal energy storage presents great potential of utilization in several applications, such as solar energy, HVAC systems, food conservation or waste heat recovery in industrial processes. Latent heat thermal energy storage is realized with phase change materials (PCM), through solidification and melting processes. Representation of such processes through numerical simulation is performed with the addition to the basic numerical model, composed of the conservation equations of mass, momentum and energy, models to account the latent heat and the velocity transition between the phases, such as: Darcy STM (source term method), VVM (variable viscosity method) and SOM (switch-off method). However, the large majority of the research on such area employ the first method. Besides that, there are few comparative studies of different methods to describe phase change processes. Thus, the objective of the present work is compare Darcy STM, VVM and mixed method (using elements of the two prior) in the simulation of melting and solidification processes of PCM RT27 inside a sphere. The study was realized using computational fluid dynamics, with the finite volume method. The numerical model was validated with experimental results from literature. Quantitative and qualitative results of liquid fraction show that Darcy STM is most suitable to solidification process, while VVM produces results closer to experimental in the melting process. Computational cost was smaller for Darcy STM and greater for VVM, while mixed method presents computational cost slightly lower than the one of VVM. In the analysis of the liquid layer in close contact melting, were analyzed descending velocity of the solid, liquid layer thickness and the flow in the liquid layer. The results regarding the liquid layer denote significant influence of the configurations for Darcy STM. However, such results are little influenced by the configurations of VVM.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-11-07T12:20:00Z No. of bitstreams: 1 gessicalacerdasiqueira.pdf: 2914379 bytes, checksum: 13b701ceac7f6562db4c0a3167e60c32 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-11-09T14:37:17Z (GMT) No. of bitstreams: 1 gessicalacerdasiqueira.pdf: 2914379 bytes, checksum: 13b701ceac7f6562db4c0a3167e60c32 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-09T14:37:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 gessicalacerdasiqueira.pdf: 2914379 bytes, checksum: 13b701ceac7f6562db4c0a3167e60c32 (MD5) Previous issue date: 2017-07-13 / Processos de transferência de calor com mudança de fase são de interesse em várias áreas da ciência, engenharia e aplicações industriais. Em processos de solidificação, por exemplo, a ocorrência de trincas e formações de vazios causados por uma redução na capacidade de resistir a esforços mecânicos geralmente são observados, e é de grande importância prever esses comportamentos para que possam ser evitados. Uma das formas de se estudar esses fenômenos e suas aplicações é através do uso de modelos matemáticos que possibilitam, através do uso de métodos de discretização temporal e espacial a realização de simulações computacionais. Dessa forma, este trabalho estudou e comparou diferentes formulações numéricas do método dos elementos finitos para problemas de transferência de calor com mudança de fase levando em consideração a condução como mecanismo de transferência de calor. Na metodologia usada, os processos de solidificação ou fusão foram tratados por meio de métodos baseados em malhas fixas. Diversos experimentos numéricos foram realizados para se analisar a adequabilidade dos métodos estudados e propostos neste trabalho e os resultados obtidos foram satisfatórios. / Heat transfer processes with phase change are of great interest in several areas of science, engineering and industrial applications. In some of these applications, such as in solidification processes, the occurrence of cracks and void formation caused by a reduction in the ability of the material to resist mechanical loadings are generally observed, and it is of great importance to predict these behaviors so that they can be circumvented. One of the ways to study these phenomena and their applications is through the use of mathematical models and executing of computer simulations. Thus, this work studied and compared different numerical formulations of the finite element method for the heat transfer problems with phase change considering only conduction as the main mechanism of heat transfer. In the methodology used, the solidification or melting processes were treated by means of numerical methods based on fixed meshs. Several numerical experiments were performed to analyze the suitability of the methods studied and proposed in this work and the results were satisfactory.