Orientadores: Jose Luiz Boldrini, Petronio Pulino / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica / Made available in DSpace on 2018-08-03T19:11:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fernandes_MarcioRodolfo_D.pdf: 1760591 bytes, checksum: 452f8484e34eec8c114fe0777dd36bb1 (MD5) Previous issue date: 2003 / Doutorado / Doutor em Matemática Aplicada

Orientador: Leonardo de Souza Mendes / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-24T11:34:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carvalho_SergioAntenorde_D.pdf: 4540873 bytes, checksum: 3ca0c6e6987e0376dfe4cf13e2294530 (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Este trabalho usa uma formulação volumétrica para calcular os campos gerados pela interação entre um corpo tridimensional e uma onda eletromagnética. Usamos o princípio equivalente para obter, das equações de Maxwell, uma equação integral que relaciona as correntes volumétricas equivalentes ao campo incidente. O método dos momentos é aplicado para transformar a equação integral em um sistema de equações algébricas, que pode ser resolvido numericamente. Para aplicar o método dos momentos expandimos as correntes equivalentes em termos de funções de base solenoidais. Estas funções não geram cargas espúrias dentro das regiões homogêneas do corpo, assim nós podemos aplicar o método a corpos com altos valores de constante dielétrica. As funções são definidas sobre tetraedros, o que permite uma melhor discretização do corpo. Até onde conhecemos, esta é a primeira vez que estas funções são usadas para analisar problemas harmônicos no tempo. Um novo método iterativo de solução da equação integral é desenvolvido. O método consiste em dividir o corpo em partes, cada uma com a sua matriz momento, que determina o campo induzido por uma excitação. A solução completa é construída pela interação entre todas as partes, sendo o campo incidente a excitação inicial. Apresentamos resultados mostrando a aplicabilidade da formulação com o uso das funções solenoidais e do método iterativo. Analisamos o espalhamento por um cubo dielétrico homogêneo e não homogêneo, esfera homogênea e não homogênea e por conjuntos de cubos. Os resultados concordaram com aqueles disponíveis na literatura e com os obtidos com o uso de funções pulso. No caso da esfera comparamos os resultados com os obtidos através da serie de Mie, com uma boa concordância / Abstract: This work deals with the use of a volume formulation to calculate the field distribution of tridimensional bodies. We use the equivalente principle to obtain, from Maxwell's equations, an integral equation that relates the equivalent volume polarization currents to the incident field. The method of moments is applied to transform the integral equation into a system of algebraic equations that can be solved numerically. To apply the method of moments we first expand the equivalent currents in terms of solenoidal basis functions. These functions do not generate spurious charges inside the homogeneous portion of body so we can apply this method to the bodies with high values of dielectric constant. The functions are defined on tetrahedrons permitting a better fitting of the object to be discretized. As far as we know, this is the first time that these functions are used to analyze time-harmonic problems. A new iterative method of solution of the integral equation is developed. The method consists in the division of the body in parts, with every part being characterized by a matrix moment that determines the induced field by excitation. The entire solution is built by interaction among the parts with the incident field like initial excitation. We present results showing the effectiveness of the formulation with the use of solenoidal iunctions. We analyze scattering by homogeneous and inhomogeneous dielectric cube, homogeneous and inhomogeneous sphere and by ensemble of cubes. The results are in good agreement with results found in the published literature and with those obtained using pulse basis functions. In the case of the sphere we compare the results with those obtained using the Mie's series / Doutorado / Doutor em Engenharia Elétrica

Aplica el teorema del punto fijo de Schauder (1930) que se puede considerar como una generalización del teorema de Brouwer (1912) a dimensiones infinitas es el resultado fundamental que utiliza para resolver el problema de existencia de solución débil para los problemas no lineales. / Tesis

Orientador: Patricio Anibal Letelier Sotomayor / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Científica / Made available in DSpace on 2018-07-19T02:43:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Holvorcem_PauloRenatoCenteno_D.pdf: 3546179 bytes, checksum: 61dff8aaf929d24f54fca1399b884537 (MD5) Previous issue date: 1993 / Resumo: Apresentamos uma teoria linearizada para o estudo da dinâmica de pe­quenas perturbações de alguns sistemas com simetria cilíndrica em relativi­dade geral. A primeira parte refere-se a cordas cósmicas estáticas retilíneas, de espessura finita na teoria de calibre U(l) acoplada às equações de Einstein. Inici­almente, são desenvolvidos métodos numéricos específicos para a solução do sistema de equações diferenciais ordinárias que descreve este tipo de corda, incorporando informações sobre o comportamento assintótico da solução e certas identidades integrais que esta deve satisfazer. Um método baseado em colocação com splines quÍnticas mostra-se bastante eficiente, permitindo refinar os valores publicados para o déficit angular e a densidade linear de energia da corda. As equações de campo são então linearizadas em torno da solução para uma corda estática, assumindo que as perturbações têm simetria cilíndrica. Empregando o método dos modos normais, o problema é reduzido a um sistema de equações diferenciais ordinárias para a estrutura espacial dos modos normais. Empregando algoritmos para a solução numérica de proble­mas generalizados de autovalores, encontra-se evidência de que a corda em questão é estável frente a perturbações radiais. Mostra-se que a corda admite um espectro contínuo de modos neutros em que as perturbações da métrica e dos campos que compõe a corda comportam-se como ondas estacionárias. O espectro pode ser dividido em regiões de freqüência alta, intermediária e baixa; o número de modos normais independentes por freqüência (degene­rescência) é diferente em cada região. Soluções numéricas para os modos neutros são obtidas pelo método de Runge-Kutta, empregando as soluções estáticas previamente obtidas em termos de splines para a computação dos coeficientes nas equações para as perturbações. Argumenta-se que os concei­tos de modos quase-normais e de modos complexos que se propagam para o exterior, comumente usados na literatura sobre modelos estelares, não são particularmente úteis na descrição das perturbações de cordas U(l). Na segunda parte do trabalho, é introduzida uma nova classe de soluções estacionárias das equações de Einstein, representando vórtices auto-gravitantes compostos por um gás ideal relativístico com temperatura uniforme e uma distribuição arbitrária de velocidades angulares em torno do eixo de simetria. Exemplos deste tipo de soluções são determinadas numericamente por um método de shooting. Com a suposição de temperatura uniforme, é possível deduzir uma expressão integral para a densidade linear do vórtice, onde as contribuições devidas à rotação aparecem explicitamente; além disso, mostra-se que o problema de valores de contorno não-linear que define o vórtice é invariante sob certas mudanças de escala das coordenadas e cam­pos. No estudo de perturbações radiais destes sistemas, restringe-se a atenção ao caso mais simples de um politropo sem rotação. Com o auxílio da me­todologia já empregada para as cordas U(l), obtém-se evidência de que o politropo estático é estável frente às perturbações consideradas. A estrutura do espectro de modos neutros é bem mais simples do que no caso da corda U(l), com apenas um modo por freqüência; cada modo é composto por on­das gravitacionais e acústicas estacionárias acopladas. Curvas de amplitude e fase assintóticas da componente gravitacional do modo normal normalizado em função da freqüência mostram características normalmente associadas à presença de um espectro discreto de modos complexos que se propagam para o exterior; entretanto, argumenta-se que não existem modos em que tanto as perturbações gravitacionais quanto as acústicas se propagam para o exterior. Uma limitação da teoria linearizada desenvolvida neste trabalho é sua ina­bilidade para descrever a evolução final de uma perturbação que se propaga para o exterior; esta limitação é explicada pela formação de ondas de choque (um fenômeno não-linear) nas camadas mais rarefeitas do politropo. / Abstract: A linearized theory of the dynamics of small perturbations of certain cylin­drically symmetric systems in general relativity is presented. Firstly, we deal with straight, static cosmic strings of finite thickness in the U(l) gauge theory coupled to the Einstein equations. Taking into ac­count the asymptotic behavior of the solution and certain integral identities, we develop specific numerical methods to solve the system of ordinary dif­ferential equations which describes this type of string. A method based on quintic spline collocation turns out to be very effective, allowing us to refine the published values for the string angular deficit and linear energy density. Assuming that the perturbations have cylindrical symmetry, the field equa­tions are then linearized about the static string solution. Using the method of normal modes, the problem is reduced to a system of ordinary differential equations for the spatial structure of the normal modes. Algorithms for the numerical solution of generalized value problems provide evidence that the string is stable against radial perturbations. We show that the string has a continuous spectrum of neutral modes, in which the perturbations of the metric and the fields which make up the string behave as stationary waves. The spectrum may be divided in regions of high, intermediate and low frequencies the number of independent normal modes per frequency is different in each region. Employing the static solutions previously obtained in terms of splines for the computation of the coefficients in the perturbation equati­ons, we obtain numerical solutions for the neutral modes by the Runge-Kutta method. It is argued that the concepts of quasi-normal modes and complex outgoing modes, commonly used in the literature on stellar models, are not particularly useful in the description of the perturbations of U (1) strings. In the second part of this work, we introduce a new class of stationary solutions of the Einstein equations, which represent self-gravitating vortices in an ideal relativistic gas with an uniform temperature distribution and an arbitrary distribution of angular velocities about the axis of symmetry. Examples of such solutions are determined numerically by a shooting method. With the assumption of uniform temperature, it is possible to derive an inte­gral expression for the linear density of the vortex, wherein the rotation contributions appear explicitly. Furthermore, we show that the non-linear boundary-value problem which defines the vortex is invariant under a certain scaling of the coordinates and fields. In the study of radial perturbations of these systems, we restrict our attention to the simplest case, namely non­rotating polytrope. Performing an analysis which is analogous to the one for U (1) strings, we find numerical evidence that the static polytrope is sta­ble with respect to radial perturbations. The structure of the spectrum of neutral modes is much simpler than that of the U(l) string, consisting of a single mode per frequency; each mode exhibits coupled stationary gravitati­onal and acoustic waves. The curves of asymptotic amplitude and phase of the gravitational component of the normalized normal mode as a function of frequency display characteristics which are normally associated with the existence of a discrete spectrum of complex outgoing modes; however, it is argued that there are no modes in which both the acoustic and the gravitati­onal perturbations are outgoing. A limitation of the present linearized theory is its inability to describe the final evolution of a perturbation which propa­gates outwards; this limitation is explained by the formation of shock waves (a non-linear phenomenon) in the outer, rarefied layers of the poly trope. / Doutorado / Doutor em Matemática Aplicada

Submitted by Fernanda Rodrigues de Lima (fernanda.rlima@ufpe.br) on 2018-10-01T19:32:13Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Mozart José Correia Filho.pdf: 11265093 bytes, checksum: b6153273038f21b118c05aff4249a3d8 (MD5) / Approved for entry into archive by Alice Araujo (alice.caraujo@ufpe.br) on 2018-11-22T21:38:45Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Mozart José Correia Filho.pdf: 11265093 bytes, checksum: b6153273038f21b118c05aff4249a3d8 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-11-22T21:38:45Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Mozart José Correia Filho.pdf: 11265093 bytes, checksum: b6153273038f21b118c05aff4249a3d8 (MD5) Previous issue date: 2017-08-11 / A crescente demanda por capacidade em sistemas de comunicação por fibra óptica tem conduzindo a pesquisa no sentido de desenvolver produtos cada vez mais robustos e confiáveis. Várias soluções para estimar o desempenho desses sistemas têm sido propostas. As redes ópticas viabilizam a propagação da luz em basicamente dois tipos de ambientes: homogêneos, que baseiam-se sempre no mesmo tipo de fibra; heterogêneos, que são formados por diferentes tipos de fibras. Nesse trabalho, é estudado o desempenho de sistemas de comunicação óptica com diferentes tipos de fibra e sem compensação da dispersão por meio de simulações numéricas e modelos de ruído Gaussianos. É demonstrado que modelos de ruídos Gaussianos com baixa complexidade, tipicamente empregados em redes dinamicamente reconfiguráveis, não são adequados para modelar a propagação não-linear em enlaces com tipos de fibras diferentes. Com a utilização de modelos de ruído de interferência não-linear (NLIN - Nonlinear Interference Noise), é demonstrado que o desempenho de enlaces bidirecionais, sem compensação da dispersão, varia significativamente dependendo da direção do sinal propagado e da ordem das fibras no caminho óptico de transmissão. Isso permite que, em um sistema de transmissão óptica preexistente ou em um novo projeto de um sistema óptico interagindo com um sistema preexistente, o setor de engenharia responsável pela transmissão óptica escolha qual o melhor caminho que o sinal óptico deve percorrer para se obter o melhor desempenho, dependendo dos tipos de fibras instalados e do sentido de propagação do sinal na rede preexistente. Além disso, são apresentadas mudanças necessárias no modelo de ruído de interferência não-linear para cobrir cenários com diferentes tipos de fibras de modo que o desempenho seja otimizado e similar para ambas as direções. / The growing demand for capacity in fiber optic communication systems is driving research to develop increasingly robust and reliable products. Several solutions to estimate the performance of these systems have been proposed. Optical networks enable the propagation of light in basically two types of environments: homogeneous, which are always based on the same type of fiber; heterogeneous, which are formed by different types of fibers. In this work, the performance of optical communication systems with different fiber types and without compensation of the dispersion through numerical simulations and Gaussian noise models is studied. It is demonstrated that low complexity Gaussian noise models, typically employed in dynamically reconfigurable networks, are not suitable for modeling nonlinear propagation in links with different fiber types. With the use of nonlinear interference (NLIN) models, it is demonstrated that the performance of bidirectional links, without dispersion compensation, varies significantly depending on the direction of the propagated signal and the order of the fibers in the optical path of transmission. This allows, in a preexisting optical transmission system or in a new design of an optical system interacting with a preexisting system, the engineering sector responsible for the optical transmission to choose the best path that the optical signal must travel to obtain the best result depending on the types of fibers installed and the direction of propagation of the signal in the pre-existing network. In addition, necessary changes are presented in the nonlinear interference noise model to cover scenarios with different fiber types so that performance is optimized and similar for both directions.

O método ISPH (do inglês, Incompressible Smoothed Particle Hydrodynamics) é um método de aproximação livre de malha que, através de um conjunto finito de partículas e uma formulação completamente Lagrangeana, permite a solução de diversos tipos de escoamentos. Entretanto, sua aplicação para escoamentos bifásicos ainda é um desafio, principalmente no que refere-se à manutenabilidade da interface entre fluidos. Diante disso, nesta tese é apresentado o desenvolvimento de um código numérico baseado no método ISPH, sendo propostas duas técnicas de tratamento de interface. Para tanto é realizado um estudo a cerca do método, considerando diferentes metodologias, e analisando pontos específicos, tais como a solução do campo de pressões. São apresentados resultados que mostram a eficácia do método, tanto em escoamentos monofásicos, quanto em escoamentos multifásicos, onde, neste caso, são destacadas as melhorias obtidas através das técnicas de tratamento de interface propostas. Por fim, é realizado um estudo do comportamento de misturas bifásicas, com referência ao fenômeno da inversão de fase / Incompressible Smoothed Particle Hydrodynamics (ISPH) method is a meshless approximation that has been used to simulate several types of fluid flows, through a finite particle set and fully lagrangian formulation. The application of ISPH method in two-fluid flow simulations however, has presented many challenges, specially related to the presence of the interface between different fluids. Thus, we present in this study the development of a numerical code based on ISPH, introducing novel interface treatment techniques. A thorough study about this method is provided, considering different methodologies and analysing specific points such as the position of the interface and the obtained pressure field. Results have been presented to show the methods developed in this thesis efficiently simulate two-fluid flows, illustrating the improvements achieved by the proposed interface treatment techniques. Finally, a study of biphasic mixture behavior is carried out with reference to phase inversion phenomena

O presente trabalho tem como objetivo avaliar a influência do efeito da corrosão no comportamento geotécnico de condutos enterrados através da utilização de ensaios em modelos reduzidos. Foram empregados diferentes padrões de corrosão, em que se variou o grau e a localização da corrosão. Os resultados do trabalho mostram as localizações mais danosas à estrutura, correlacionando resultados dos tubos corroídos com os de tubos intactos. O duto danificado desencadeou um carregamento assimétrico que deve ser considerado para a prevenção de possíveis deslocamentos. Finalmente, o trabalho avalia a influência conjunta da corrosão e da flexibilidade do conduto no comportamento mecânico das tubulações enterradas. De modo a permitir comparações para averiguar a validade do modelo laboratorial adotado, utilizaram-se simulações numéricas, que possibilitam o estudo do problema de forma mais abrangente. / This work evaluates the influence of corrosion effect on the geotechnical behavior of underground conduits. Small-scale tests were carried out on two different types of pipes, in which the degree and location of the corrosion were changed. The results show the most harmful corrosion locations relative to the intact conduits. The damaged conduits built in and located under asymmetric condition behave as if they were subjected to an asymmetric loading condition and this must be considered to the prevention of possible displacements. Finally, the work evaluates the joined influence of the corrosion and conduit\'s flexibility on the mechanical behavior of underground pipelines. To allow comparisons to inquire the validation of the adopted laboratorial model, numeric simulations were used, which enable the study of the problem considering other corrosion layouts.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Recursos y Medio Ambiente Hídrico / Ingeniero Civil / En los últimos años, han habido varios avances en las técnicas computacionales que han permitido investigar diferentes procesos físicos en medios permeables a la escala de poros, a través de simulaciones numéricas. En general estas simulaciones consideran medios porosos sintéticos formados por granos regulares y dispuestos en diferentes configuraciones geométricas. A partir de las distintas configuraciones y a través de modelos computacionales, es posible imitar los patrones de flujo que existen en medios permeables reales y simular procesos de transporte que ocurren a la escala de poros. A pesar de avances recientes en este tipo de estudios, existen pocos resultados que permitan determinar la influencia de la estructura del medio poroso sobre los procesos de flujo y transporte. El objetivo principal de esta investigación es estudiar la influencia de las configuraciones geométricas en los campos de velocidad simulados y en las propiedades macroscópicas de transporte de calor para medios porosos saturados bidimensionales (2D). Por esto se generaron medios permeables sintéticos en 2D, a partir de granos sólidos circulares ubicados de manera ordenada y aleatoria. Para generar los campos de velocidades a partir de simulaciones numéricas se utilizó OpenFOAM. Usando este software es posible simular simultáneamente diversos procesos físicos, por ejemplo, el flujo y ecuaciones de transporte en geometrías complejas. Para cada configuración geométrica se simuló el campo de flujo y se calculó propiedades efectivas, tales como la tortuosidad, velocidad media y conductividad hidráulica. El análisis de los resultados de las simulaciones muestra que, en todas las configuraciones simuladas, las propiedades de flujo efectivas se hacen válidas a partir de un volumen que contiene entre 30 a 100 granos. Para una misma porosidad y condiciones de borde, la tortuosidad en la geometría aleatoria es mayor que en las configuraciones ordenadas, mientras que la conductividad hidráulica es menor en una de las geometrías simétricas. Para el transporte de calor se calculó el coeficiente de dispersión térmica longitudinal en cada geometría, ajustando las curvas de temperatura vs tiempo (``breakthrough'') simuladas a la solución analítica propuesta por \cite{levec1985b}. En todos los casos analizados se logró un buen ajuste entre los datos simulados y la solución analítica, indicando que a la escala simulada, que consideró hasta 300 granos aproximadamente, el comportamiento a la escala continua puede ser representado por propiedades efectivas, calculadas a partir de simulaciones a la escala de poros. En los casos simulados la dispersión térmica longitudinal es mayor en las estructuras simétricas con menor tortuosidad. Los resultados obtenidos para el transporte de calor y propiedades del flujo indican que el ordenamiento espacial de los poros tiene influencia en los parámetros efectivos que se utilizan para describir medios permeables como medios continuos, por lo tanto la generalización de los resultados obtenidos a partir de las distintas geometrías de granos puede ser difícil o imposible.

Trata sobre los operadores lineales en el álgebra geométrica Euclideana Tridimensional AG(3), que es el álgebra de Clifford en el espacio euclideano R3. El objetivo es mostrar que los operadores lineales se pueden reescribir usando el formalismo del álgebra geométrica, mejorando el tratamiento matemático tradicional. Este nuevo enfoque presenta una visión alternativa del álgebra de matrices, porque trabaja directamente con vectores sin recurrir a sus componentes en alguna base, por ello esta versión invariante facilita el cálculo. Los operadores lineales más importantes serán representados en términos del álgebra geométrica, usando la suma y producto de multivectores. / Tesis

Realiza un estudio de la existencia y unicidad de soluciones para un problema semilineal aosciado a la ecuacipon similineal de Klein-Gordon. Las herramientas básicas que se utilizan son los espacios funcionales vectoriales y resultados de la teoría de semigrupos, como por ejemplo el teorema de Hille-Yosida. También se estudian la caracterización de las soluciones débiles asociadas a un problema semilineal bastante general modelado sobre un espacio de Banach X, probándose la existencia local de soluciones y el comportamiento general de las mismas. / Tesis