Neste trabalho são investigados problemas formulados em geometria cilíndrica na área da dinâmica de gases rarefeitos bem como na área de transferência radiativa. Com relação á dinâmica de gases rarefeitos, primeiramente são abordadas duas formas diferenciadas de se avaliar numericamente as funções de Chapmann-Enskog e de Burnett, necessárias na composição de soluções gerais nessa geometria. Em seguida é apresentada a derivação de uma equação integral baseada no modelo BGK para descrever o fluxo de um gás rarefeito em um tubo cilíndrico. Problemas relacionados á transferência radiativa, incluindo o caso não-linear acoplado radiação-condução, são solucionados com a aplicação de uma versão reformulada do método de ordenadas discretas, sendo que resultados numéricos relevantes a estes problemas são também apresentados.

O objetivo primordial desse trabalho está concentrado no estudo de Curvas NURBS (B-spline Racional N˜ao-Uniforme). A literatura em português sobre NURBS é escassa, pouco difundida e os textos e artigos existentes tendem a ser rigorosos, longos e teóricos. Assim, o presente estudo está direcionado para os conceitos matemáticos de NURBS, para o qual foi utilizado uma ferramenta chamada DesignMentor com a finalidade de testar os algoritmos desses conceitos. NURBS são funções paramétricas que podem representar qualquer tipo de curva. NURBS são usadas em computação gráfica na indústria de CAD/CAM e estão sendo consideradas um padrão para criar e representar objetos complexos (indústria automobilística, aviação e embarcação). As ferramentas de criação gráfica mais sofisticadas provêem uma interface para usar NURBS, que são flexíveis suficiente para projetar uma grande variedade de formas. Hoje é possível verificar o uso expandido de NURBS, modelando objetos para as artes visuais, arte e escultura; também estão sendo usados para modelar cenas para aplicações de realidade virtual. NURBS trabalha bem em modelagem 3D, permitindo facilidade para manipular e controlar vértices, controlar curvatura e suavidade de contornos. NURBS provêm uma base matemática, unificada para representar formas analíticas e livres além de manter exatidão e independência de resolução matemática.

Neste trabalho, usamos a transformada de Laplace para desenvolver expressões para as condições de contorno tipo albedo para uma e duas regiões refletoras. Nós apresentamos a aplicação da condição de contorno tipo albedo de maneira não convencional. Na prática, os meios multiplicativos dos reatores nucleares são normalmente circundados por materiais refletores, usados para reduzir a fuga de nêutrons. No intuito de retirar a região refletora dos cálculos, introduzimos um coeficiente de reflexão ou parâmetro albedo. Usamos este parâmetro para resolver numericamente a equação da difusão monoenergética e as equações da difusão multigrupo com dois grupos de energia, tanto com fonte fixa quanto com fonte de fissão, pelo método de diferenças finitas. Para os casos de fonte fixa, encontramos os fluxos de nêutrons sem albedo e comparamos com albedo para uma região e duas regiões e verificamos a precisão e a redução no tempo computacional. Já para os casos de fonte de fissão (problema de autovalor), encontramos, sem o parâmetro albedo, os fluxos de nêutrons, os fatores de multiplicação efetivos (Keff), e a potência gerada por região. Comparamos os resultados com albedo para uma região e duas regiões e verificamos a precisão e redução no tempo computacional. A extensão para mais regiões torna-se possível seguindo os passos aqui utilizados, ainda que haja, em contrapartida, um esforço algébrico crescente com o aumento de regiões. / In this dissertation we use the Laplace transform to derive expressions for nonstandard albedo boundary conditions for one and two non-multiplying regions at the ends of onedimensional domains. In practice, the fuel regions of reactor cores are surrounded by refletor regions that reduce neutron leakage. In order to exclude the refletor regions from the calculations, we introduce a reflection coefficient or albedo. We use the present albedo boundary conditions to solve numerically slab-geometry monoenergetic and multigroup diffusion equations using the conventional finite difference method. Numerical results are generated for fixed source and eigenvalue diffusion problems in slab geometry.

A excitação dos modos acoplados vibroacústicos de um sistema, essencialmente em baixas freqüências, amplifica-se devido à ressonância, modificando o campo acústico interno e gerando regiões vizinhas de alta e baixa pressão acústica. O desconforto decorrente deste fato pode ser diminuído ou eliminado, dependendo das possibilidades de se evitar o casamento das freqüências naturais acoplada, com as freqüências naturais dos sistemas de transmissão e das fontes excitadoras. O tratamento de problemas acoplados considerando a interação fluido - estrutura existente, a exemplo dos sistemas vibroacústicos, vem sendo com o passar dos anos, diante da maior disponibilidade de ferramentas analíticas, numéricas e experimentais, um desafio possível de solução e de alvo constante de pesquisa em diversos segmentos tecnológicos da indústria aeronáutica, automotiva, nuclear, civil, biomecânica, etc. O desenvolvimento da análise e otimização numérica em modelos vibroacústicos, tema desta pesquisa, sob condições de contorno definidas, é importante não só para compreensão do fenômeno físico, mas também para se adquirir sensibilidade quanto aos fatores que influenciam a resposta vibroacústica em diferentes sistemas, onde a interação fluido-estrutura deve ser considerada. Dentre os objetivos da pesquisa consideram-se, o desenvolvimento analítico de uma formulação simples para a análise modal de sistemas vibroacústicos tridimensionais, a implementação computacional dessa formulação para comparação com os resultados advindos de um programa comercial disponível, e a solução modal com aplicação da otimização em sistemas vibroacústicos. A metodologia da pesquisa utiliza um tratamento analítico para modelagem do domínio estrutural, do domínio fluido e do acoplamento fluido-estrutura, através de uma discretização por elementos finitos, contextualizando a análise modal por meio de uma formulação matricial assimétrica u-p, em deslocamento u da estrutura e da pressão p do fluido. Na seqüência, avalia-se a otimização numérica em sistemas vibroacústicos, explorando-se alguns tipos de funções objetivo, dentre elas, a otimização da massa estrutural ou de uma freqüência acoplada pré-definida, onde as variáveis de otimização estão relacionadas aos parâmetros dimensionais da estrutura, caracterizando um problema de otimização dimensional. Considerando os valores das freqüências naturais do sistema estrutural e do sistema fluido desacoplado em quatro sistemas vibroacústicos, assim como os valores das freqüências naturais e as formas modais dos modos acoplados, observa-se se as franjas de pressão no fluido seguem a forma da deformação da estrutura ou vice-versa, e com isso é possível verificar se é a estrutura ou o fluido que predomina no modo acoplado. Esses resultados possibilitam o controle modal do sistema vibroacústico. / The structure-acoustic coupled modes excitement of a system, essentially in low frequencies, are amplified due to the resonance, modifying the internal acoustic field and generating areas of high and low acoustic pressure near this field. The discomfort resulting of this fact can be decreased or eliminated, depending on the possibilities to avoid the union of the coupled natural frequencies with the natural frequencies of the transmission systems and the excitation sources. The coupled problems treatment considering the existing fluid-structure interaction, as an example of the structure-acoustic systems, has become throughout the years, before a larger readiness of analytical, numerical and experimental tools, a challenge of possible solution and constant target of research in several technological segments, such as the aeronautical, automotive, nuclear, civil, biomechanics industry, etc. The analysis development and numerical optimization in structure-acoustic models, subject of this research, under defined contour conditions, is important not only to understand the physical phenomenon, but also to acquire sensibility as for the factors that influence the structure-acoustic answer in different systems, where the fluid-structure interaction must be considered. The research has as objectives the analytic development of a simple formulation for the modal analysis of three-dimensional structure-acoustic systems, the computational implement of that formulation for the comparison with the results originated from an available commercial program, and the modal solution with the optimization application in structure-acoustic systems. The research methodology uses an analytical treatment for modeling the structural domain, the fluid domain and the fluid-structure coupled, through the discretization for finite elements, presenting the modal analysis through a up asymmetric matrix formulation, in displacement u of the structure and the pressure p of the fluid. In the sequence, the numerical optimization is evaluated in structure-acoustic systems, being some types of objective functions explored, such as the structural mass optimization or a pre-defined frequency coupled, where the optimization variables are related to the dimensional parameters of the structure, characterizing a problem of dimensional optimization. Considering the values of the structural system natural frequencies and the fluid system uncoupled in four structure-acoustic systems, as well as the values of the natural frequencies and the modal forms of the coupled modes, it is observed if the pressure patterns in the fluid follow the deformation form of the structure or vice-versa, and then it is possible to verify if it is the structure or the fluid that prevails in the coupled mode. These results make the modal control of the structureacoustic system possible.

Esta dissertação de mestrado tem por objetivo apresentar uma metodologia de solução inversa para cavidades compostas por superfícies não-cinzas, com transferência de calor por radiação. As superfícies da cavidade têm emissividades divididas em bandas onde são consideradas constantes. Na superfície superior, estão localizados os aquecedores, enquanto na superfície inferior, a superfície de projeto, é imposta uma condição prescrita de aquecimento, com temperatura e fluxo de calor preestabelecido. As demais superfícies são paredes na temperatura ambiente. O aquecedor não tem nenhuma condição de contorno, devendo ser determinada a distribuição do fluxo de calor (e, conseqüentemente de temperatura) que atenda as condições impostas na superfície de projeto. Essa formulação em problemas de transferência de calor por radiação é descrita por uma integral de Fredholm de primeira espécie, cuja discretização resulta em um sistema de equações mal-condicionado que deve ser resolvida por métodos de regularização. Neste trabalho, adotou-se o método TSVD (truncated singular value decomposition). Um aspecto deste problema é que apesar de o fluxo radiante total na superfície de projeto ser conhecido, sua distribuição em cada banda é desconhecida. Para resolver isto é proposto um cálculo iterativo onde a distribuição do fluxo de calor é estimada, e a correção é baseada na determinação do poder emissivo total para cada elemento aquecedor, a partir dos poderes emissivos obtidos em cada banda. / This dissertation has the objective of presenting an inverse method for the solution of nongray enclosures, with radiative heat transfer. The surfaces of the enclosure have the hemispherical spectral emissitivities divided in bands, where the emissivities can be considered constant. For the test case, the heaters are located on the top of the enclosure, while the design surface, where both the temperature and the heat flux are imposed, is located on the bottom of the enclosure. The remaining surfaces represent the wall of the enclosure, having a prescribed temperature. The heaters have no boundary condition, and both temperature and heat flux must be determined. This specific formulation in radiative heat transfer problems is described by a Fredholm integral of first kind, which can be solved by a regularization method as TSVD among others. One aspect of this problem is that, although the total heat flux of the design surface is known, the partial heat fluxes of the spectral bands are not. An iterative process is proposed where the initial heat flux distribution is guessed, and the correction is based on the determination of the total emissive power for each heating element, from the partial emissive powers.

FIGUEIREDO, David de Oliveira. Dinâmica de colisão de multipartículas: simulando a hidrodinâmica de fluidos complexos através de uma aproximação de partículas. 2014. 78 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Programa de Pós-Graduação em Física, Departamento de Física, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014. / Submitted by Edvander Pires (edvanderpires@gmail.com) on 2014-08-29T19:33:17Z No. of bitstreams: 1 2014_dis_dofigueiredo.pdf: 1288977 bytes, checksum: 5724ec7a504fa2b64c8f07cf0625e1da (MD5) / Approved for entry into archive by Edvander Pires(edvanderpires@gmail.com) on 2014-08-29T20:31:51Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_dis_dofigueiredo.pdf: 1288977 bytes, checksum: 5724ec7a504fa2b64c8f07cf0625e1da (MD5) / Made available in DSpace on 2014-08-29T20:31:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_dis_dofigueiredo.pdf: 1288977 bytes, checksum: 5724ec7a504fa2b64c8f07cf0625e1da (MD5) Previous issue date: 2014 / Simulation techniques with a strategy based on particle dynamics are an interesting alternative approach in describing the behavior of complex fluids. In these systems, phenomena occur typically in the range of mesoscopic size (nanometers to micrometers), where the energies are of the order of the thermal energy kT. In many phenomena the microscopic detail of the interaction between the constituents of the system is crucial for the correct description of the physical processes associated, so that a "coarse-graining" approximation, used in a continuous description based on the Navier-Stokes is not appropriate. It is in this context that the method presented here becomes important. Introduced by Malevanets and Kapral in 1999, the stochastic rotation dynamics, or multiparticle collision dynamics, is a simulation method for mesoscopic fluids; which basically consists of alternating streaming and collisions steps in an ensemble of point particles. The collisions are performed by grouping the particles into cells, in which there is conservation of mass, momentum and energy, in addition to meeting the hydrodynamic equations and taking into account the thermal fluctuations of the system. In this work we aim at presenting the multiparticle collision dynamics, through a discussion of its details, features and how the implementation is done in numerical simulations. Moreover, we present some classical hydrodynamics results, obtained from the method presented in this work. / Técnicas de simulação com uma abordagem fundamentada na dinâmica de partículas são uma alternativa interessante na descrição do comportamento de fluidos complexos. Nesses sistemas, fenômenos ocorrem tipicamente na escala de tamanho mesoscópica (nanometros a micrometros), onde as energias são da ordem da energia térmica kT. Em diversos fenômenos o detalhe microscópico da interação entre os constituintes do sistema é de fundamental importância para a descrição correta dos processos físicos associados, de modo que uma aproximação do tipo "coarse-graining", usada em uma descrição contínua baseada na equação de Navier-Stokes, não é adequada. É neste contexto que o método aqui apresentado se faz importante. Introduzido por Malevanets e Kapral em 1999, a dinâmica de rotação estocástica (stochastic rotation dynamics) ou dinâmica de colisão de multipartículas (multiparticle collision dynamics), é um método de simulação para fluidos mesoscópicos que basicamente consiste em alternar etapas de fluxo (streaming) e colisões num ensemble de partículas pontuais. As colisões são realizadas agrupando as partículas em células, nas quais há conservação de massa, momento linear e energia, além de satisfazer as equações hidrodinâmicas e levar em conta as flutuações térmicas do sistema. Neste trabalho temos como objetivo a apresentação da dinâmica de colisão de multipartículas, através de uma discussão sobre seus detalhes, particularidades e como é feita a implementação em simulações numéricas. Além disso, apresentamos como exemplo alguns resultados clássicos da hidrodinâmica, obtidos a partir do método abordado neste trabalho.

O objetivo principal deste trabalho é apresentar uma. descrição detalhada sobre as diversas abordagens do Problema do Caixeiro Viajante, a complexidade na sua resolução e as aplicações nas diversas áreas do conhecimento. O Problema do Caixeiro Viajante é um dos mais conhecidos e estudados problemas da Teoria dos Grafos e sua importância é tanta teórica quanto prática. O resultado teórico mais importante que apresentamos neste trabalho é a prova de que o PCV é -P-Completo, usando (e provando) o Teorema de Cook, como ponto de partida e a Máquina de Turing como o modelo computacional para as provas da complexidade dos problemas envolvidos. O PCV é equivalente ao problema de encontrar um circuito Hamiltoniano de peso mínimo em um grafo ponderado. Uma das questões principais envolvidas neste problema, e na verdade uma das principais indagações da Ciência da Comput ação, é saber se existe um algoritmo eficiente de tempo polinomial para calcular tal circuito, ou se tal algoritmo não existe, caracterizando-o, assim, como um problema impossível de ser resolvido. Quando não se pode encontrar uma solução eficiente para um dado problema e também não pode ser demonstrado que tal solução existe, deve-se usar técnicas que permitam construir um algoritmo que forneça soluções aproximadas. Neste trabalho, apresentamos um algoritmo de tempo polinomial que nos fornece soluções aproximadas para o PCV. / The main objective of this work is to present a detailed description on the various approaches to the Traveling Salesperson Problem (TSP), the complexity of its solution and its applications to the various knowledge area.s. The Traveling Salesperson Problem is one of the most known and studied problems in graph theory and its importance is theoretical as well as practical. The theory result more important who we will introduce in this work is the proof of the TSP is NP-complete, using (and proving) of Cook's Theorem like point of departure and the Turing Machine like the model computational for the tests of complexity of problems involved. The TSP is equivalent to the problem of finding a Hamiltonian circuit of minimal weight in a weighted graph. One of the main questions involved in this problem, and actually one of the main questions of the whole Computing Science, is to know if there exists an polynomial-time efficient algorithm to compute such a circuit, or if such an algorithm can not exist, then characterizing it as an impossible problem. When one can not find an efficient solution for a given problem and also can not show that such a solution exists, we must use techniques that aid us to construct an algorithm providing approximate solutions. In this work, we will present a polynomial-time algorithm that gives approximate solutions for the solution of the Traveling Salesperson Problem.

Neste trabalho, uma versão analítica do método de ordenadas discretas (ADO) é usada para resolver problemas da dinâmica de gases rarefeitos, enfocando a interação do gás com a superfície, que é modulada pela lei de Cercignani-Lampis, a qual inclui a consideração de dois coeficientes de acomodação. Os problemas para uma espécie (Fluxo de Poiseuille, problema Creep Térmico, Fluxo de Couette, problema de Deslizamento Térmico, problema de Deslizamento Viscoso e problema de Salto de Temperatura) são formulados a partir dos modelos BGK e S da equação linearizada de Boltzmann. Para o caso de problemas de mistura binária de gases (problema de Salto de Temperatura, problema de Deslizamento Térmico e problema de Deslizamento Viscoso) é usado o modelo de McCormack. A solução em ordenadas discretas analítica se mostra eficiente e precisa e uma série de resultados é apresentada no sentido de estabelecer uma análise detalhada da influência dos efeitos de superfície para todos os problemas.

Neste trabalho são investigados problemas formulados em geometria cilíndrica na área da dinâmica de gases rarefeitos bem como na área de transferência radiativa. Com relação á dinâmica de gases rarefeitos, primeiramente são abordadas duas formas diferenciadas de se avaliar numericamente as funções de Chapmann-Enskog e de Burnett, necessárias na composição de soluções gerais nessa geometria. Em seguida é apresentada a derivação de uma equação integral baseada no modelo BGK para descrever o fluxo de um gás rarefeito em um tubo cilíndrico. Problemas relacionados á transferência radiativa, incluindo o caso não-linear acoplado radiação-condução, são solucionados com a aplicação de uma versão reformulada do método de ordenadas discretas, sendo que resultados numéricos relevantes a estes problemas são também apresentados.

Submitted by Anderson Silva (avargas@icict.fiocruz.br) on 2012-04-11T19:36:18Z No. of bitstreams: 1 felipe_m_moliterno_ioc_mt_0007_2009.pdf: 2717925 bytes, checksum: afddb3c07e8f7e48e8657f9f303a8050 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-04-11T19:36:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 felipe_m_moliterno_ioc_mt_0007_2009.pdf: 2717925 bytes, checksum: afddb3c07e8f7e48e8657f9f303a8050 (MD5) Previous issue date: 2009 / Hospital de Ensino Alcides Carneiro, Petropolis, RJ, Brasil / Objetivos: Descrever os dados epidemiológicos, clínicos e laboratoriais dos casos confirmados e compatíveis de Febre Maculosa Brasileira (FMB), no período de janeiro de 2004 a dezembro de 2008, no Estado do Rio de Janeiro. Material e métodos: O desenho do estudo foi do tipo relato de série de casos, individuado, retrospectivo, observacional e seccional baseado na coleta de dados secundários dos casos suspeitos de FMB no Estado do Rio de Janeiro no período de 2004 a 2008. Os dados alimentados em planilhas Excel Microsoft Office XP foram analisados como freqüências e tabelas. Os dados foram expressos, para variáveis qualitativas e quantitativas, como freqüências absolutas e como média mais ou menos (±) desvio padrão, respectivamente. Gráficos foram elaborados como histogramas de freqüências absolutas ou percentuais. O teste do Chi-quadrado, com correção de Yates e de Fisher foi aplicado para comparação de freqüências de exposição a diferentes variáveis nos pacientes. Resultados: Dos 850 casos suspeitos de FMB no estado do Rio de Janeiro (RJ) no período de 2004 a 2008, 28 casos foram confirmados e 29 compatíveis. Foi comprovada em 14 municípios. Ocorreram 20 óbitos, 18 de casos confirmados e 02 de compatíveis. A ocorrência de FMB foi maior no sexo masculino (61%), com faixa etária média de 27 anos, com maior freqüência em adultos (46,4%), seguido das crianças com 28,6%, adolescentes com 17,8% e idosos com 7,2%. Os casos confirmados se apresentaram de duas formas: surtos e casos esporádicos. Dois surtos, Itaipava em setembro de 2005 e Resende em maio de 2006, foram identificados. As manifestações clínicas descritas nos casos confirmados foram: febre, em 26 casos (100%) cefaléia, em 19 (73%); mialgia, em 20 (76%); exantema, em 17 (65%); petéquias, em 15 (57%); manifestações hemorrágicas, em 9 (34%); choque, em 11 (42%); coma, em 12 (46%); dor abdominal, em 14 (50%); e convulsão, em 10 (38%). A história de contato com o carrapato foi avaliada em apenas 10 (50%) dos 20 casos fatais. Destes, 9 (90%) tinham contato confirmado. A letalidade dentre os casos confirmados (18/28, 64%) foi significativamente superior a de casos compatíveis (2/29, 7%), com p < 0,001 e OR = 24,3 (IC 4,2-185,6). Cloranfenicol demonstrou efeito protetor (OR 0,14, IC 0,02 -1,0, p<0,05). Conclusão: A FMB apresentou ampla distribuição geográfica no Estado do Rio de Janeiro. As manifestações clínicas mais prevalentes foram concordantes com a literatura e a clínica inespecífica dificultou o diagnóstico com outras doenças febris. Seis casos foram associados à medicina do viajante. Considerando o critério de caso de FMB (Ministério da Saúde, 2008), a letalidade de 64% foi a mais elevada das últimas três décadas no país. / Objectives: The aim of the study was to describe the epidemiological, clinical and laboratory data on confirmed and compatible cases of Brazilian Spotted Fever (BSF) which occurred in the State of Rio de Janeiro (RJ) between January 2004 and December 2008. Methods: The study design was of a case series report, individualized, retrospective, cross- sectional, based on secondary data collected from suspected cases of BSF in the State of Rio de Janeiro presenting from 2004 to 2008. Data was plotted on Excel Microsoft R and analysed as frequencies, tables and graphs. Qualitative and quantitative variables were expressed as frequency and average ± standard deviation. EpiInfo Statcalc was used to calculate chi-square test with Fisher’s and Yates’ correction to compare exposure frequencies between subgroups of patients. Results: Of the 850 suspected cases of BSF in the State of Rio de Janeiro between 2004 and 2008, 28 were confirmed and 29 were compatible. BSF was confirmed in 14 municipalities in the State of RJ in the last 5 years. Death occurred in 20, of which 18 were confirmed and 2 compatible cases. BSF was more frequent in males (61%); the mean age of all patients was 27 years, being more frequent in adults (46.4%); it also involved children (28.6%), adolescents (17.8%) and elderly patients (7.2%). Confirmed cases occurred sporadically or in small outbreaks. Two outbreaks were identified, one in Itaipava, municipality of Petrópolis, in September 2005, and one in Resende, in May 2006. Clinical manifestations in the 26 confirmed cases were: fever (100%), headache 19 (73%), myalgia 20 (76%), rash 17 (65%), petechiae 15 (57%), haemorragic phenomena 9 (34%), shock 11 (42%), coma 12 (46%), abdominal pain 14 (50%) and seizures 10 (38%). Tick bite was investigated in only 10 (50%) from 20 fatal cases. Nine (90%) of them had a tick bite history confirmed.Mortality in confirmed cases (18/28, 64%) was significantly higher than in BSF compatible cases (2/29, 7%), with a p value < 0,001 and OR = 24.3 (CI 4.2-185.6). Chloramphenicol treatment showed a protective effect for death (OR 0.14, CI 0.02 -1.0, p < 0,05). Conclusions: BSF showed a wide geographical distribution in the State of Rio de Janeiro and the clinical features were similar to those seen in the literature. Six cases were associated with the travel medicine. The 64% lethality rate found, based on the diagnostic criteria Ministry of Health 2008 diagnostic criteria, was the highest reported in the last 3 decades in Brazil.