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Estrutura, modos normais e "melting" de um sistema binÃrio de partÃculas carregadas confinadas em um potencial parabÃlico.Felipe de Freitas Munarin 01 July 2005 (has links)
CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de NÃvel Superior / Neste trabalho sÃo analisadas as propriedades estruturais dinÃmicas e tÃrmicas de um sistema bidimensional, contendo dois
tipos de partÃculas com diferentes cargas e/ou massas. As
partÃculas carregadas interagem atravÃs de um potencial
coulombinano e sÃo mantidas em um regiÃo finito de plano por um potencial parabÃlico. A estrutura da configuraÃÃo do estado
fundamental, bem como o espectro de freqÃÃncias dos modos normais de vibraÃÃo, sÃo analisados em funÃÃo da razÃo entre as cargas e da razÃo entre as massas dos dois tipos de partÃculas. Em geral, mostra-se que uma segregaÃÃo entre os diferentes tipos de partÃcula ocorre para valores crÃticos da razÃo entre as cargas (massas). No entanto, configuraÃÃes assimÃtricas, nas quais os dois tipos de partÃculas estÃo misturadas sÃo tambÃm obtidas. Um elevado numero de configuraÃÃes estÃveis do sistema à obtido quando a razÃo entre as cargas à igual ou aproximadamente igual a razÃo entre as massas das diferentes partÃculas. Esse interessante acoplamento das propriedades elÃtricas e inerciais do sistema tem reflexo na temperatura em que o aglomerado sofre a transiÃÃo. O espectro dos modos normais foi cuidadosamente analisado. Em particular, a mÃnima freqÃÃncia nÃo-nula, que à associada à estabilidade das configuraÃÃes do estado fundamental, foi extensivamente analisada em funÃÃo da razÃo entre as cargas (massas) das partÃculas. Observa-se que, para uma mesma configuraÃÃo do estado fundamental, diferentes modos de vibraÃÃo, associados a mÃnima freqÃÃncia nÃo nula, podem ser excitados. As diferentes configuraÃÃes do sistema, em funÃÃo da razÃo entre as cargas e as massas de ambos os tipos de partÃculas, podem ser resumidas em um diagrama de fase. TransiÃÃes de fase estruturais sÃo observadas quando o sistema muda de uma configuraÃÃo de mistura, para uma configuraÃÃo na qual ambos os tipos de partÃculas estÃo separadas em camadas distintas. Observa-se que a ordem da transiÃÃo à determinada pela razÃo entre as cargas e/ou
massas das partÃculas. Um parÃmetro de ordem que caracteriza a configuraÃÃo de ambos os dois tipos de partÃculas à definido. O
estado em que as diferentes partÃculas estÃo separadas à diferenciado de outros arranjos. Por fim, a transiÃÃo sÃlido-lÃquido à analisado. Em geral, configuraÃÃes com nÃmeros
"mÃgicos" de partÃculas em diversas camadas apresentam uma alta temperatura de fusÃo.
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Estudo de Sistemas Bidimensionais de PartÃculas ClÃssicasFelipe de Freitas Munarin 16 December 2008 (has links)
CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de NÃvel Superior / Esta tese dedica-se ao estudo das propriedades estruturais, dinÃmicas e tÃrmicas de sistemas bidimensionais (2D) de partÃculas clÃssicas. Na primeira parte da tese, estudam-se as estruturas e as propriedades vibracionais de partÃculas em sistemas confinados em temperatura zero. Inicialmente, investigam-se as configuraÃÃes de uma monocamada de dipolos magnÃticos confinados por um potencial parabÃlico em funÃÃo do momento de dipolo das partÃculas. Apesar do confinamento circular, encontram-se diversas estruturas assimÃtricas, como configuraÃÃes em forma de cadeias (linhas de partÃculas) e em forma de Y quando um campo magnÃtico à aplicado paralelamente ao plano das partÃculas. AlÃm disso, analisa-se a dinÃmica das partÃculas por meio do estudo do espectro de seus modos normais, em funÃÃo do campo magnÃtico e da intensidade do momento de dipolo das partÃculas. As componentes de translaÃÃo e rotaÃÃo dos modos normais sÃo obtidas e estudadas em detalhes. Esse sistema tambÃm foi estudado em funÃÃo do nÃmero de partÃculas onde foram encontradas diferentes estruturas para diferentes valores do momento de dipolo das partÃculas e do campo magnÃtico aplicado. Apresenta-se ainda nesta tese um estudo da estrutura e do espectro dos modos normais de um sistema composto por dois planos bidimensionais, acoplados verticalmente, formado por partÃculas clÃssicas carregadas, confinadas por uma distribuiÃÃo nÃo uniforme de carga. As propriedades estruturais e dinÃmicas desse sistema sÃo analisadas em funÃÃo da separaÃÃo entre os planos de cargas, bem como em funÃÃo da intensidade do potencial de confinamento. Observam-se diferentes configuraÃÃes assimÃtricas, alÃm de transiÃÃes estruturais induzidas pela desvinculaÃÃo (evaporaÃÃo) de partÃculas. Dependendo da transiÃÃo estrutural, observou-se que as freqÃÃncias dos modos normais exibem uma descontinuidade ou uma contÃnua diminuiÃÃo do seus valores.
Na segunda parte da tese, estuda-se a influÃncia da temperatura nas estruturas de sistemas 2D. Especificamente, investiga-se detalhadamente a transiÃÃo sÃlido-lÃquido de um sistema bidimensional finito, constituÃdo por dois tipos de partÃculas com diferentes cargas e/ou massas, confinadas em um potencial parabÃlico. A temperatura de fusÃo à obtida para diferentes valores da relaÃÃo entre as cargas e/ou massas dos dois tipos de partÃculas. Observou-se que a fusÃo dos dois tipos de partÃculas ocorre em diferentes temperaturas. A importÃncia das configuraÃÃes comensurÃveis e incomensurÃveis, e dos diferentes modos normais de vibraÃÃo na temperatura de fusÃo do sistema, tambÃm à estudada. Quando a configuraÃÃo de mÃnima energia do sistema à composta por um arranjo assimÃtrico de partÃculas, observam-se transiÃÃes estruturais termicamente induzidas. AlÃm disso, encontra-se que o aumento de temperatura induz uma separaÃÃo dos dois tipos de partÃculas no sistema. Estudou-se tambÃm a transiÃÃo sÃlido-lÃquido de um sistema bidimensional de partÃculas clÃssicas interagindo atravÃs de um potencial competitivo e confinadas por um potencial parabÃlico. As partÃculas interagem atravÃs de um potencial atrativo de curto alcance e de um potencial repulsivo de longo alcance. Comportamentos diferentes da temperatura de fusÃo sÃo encontrados em funÃÃo da intensidade do potencial atrativo entre as partÃculas. Observou-se tambÃm que a transiÃÃo sÃlido-lÃquido de um sistema constituÃdo por pequenos aglomerados ocorre atravÃs de um processo de fusÃo em duas etapas. Comportamento reentrante e transiÃÃes termicamente induzidas sÃo observados em uma pequena regiÃo de um digrama dos principais parÃmetros do sistema. AlÃm disso, observa-se o efeito de histerese na configuraÃÃo do sistema em funÃÃo da temperatura, concluindo-se que este efeito à conseqÃÃncia da presenÃa de uma barreira de potencial entre as diferentes configuraÃÃes do sistema.
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Transporte de partÃculas em canais catraca. / Particle transport in ratchet channelsRoberto Lima da Costa Cisne JÃnior 30 January 2009 (has links)
Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Neste trabalho trataremos do transporte de fluido e partÃculas no interior de canais caracterizados por estruturas periÃdicas que lembram dentes de catraca, desta forma chamamos de canais catraca. Para tal tarefa iniciaremos com uma breve discussÃo sobre as caracterÃsticas do escoamento em canais lisos, visto que os mesmos possuem soluÃÃo analÃtica simples, e poderÃo nos ajudar a compreender o escoamento em canais mais complexos. Em seguida faremos o estudo do escoamento em canais catraca, e faremos a comparaÃÃo entre os resultados obtidos para o escoamento em canais lisos e em canais catraca, mostrando algumas semelhanÃas e diferenÃas. Mostramos que a natureza da geometria do canal catraca adiciona um grau de complexidade ao problema do escoamento, refletindo-se nas propriedades dos campos de velocidade e pressÃo. Em seguida, faremos o estudo do comportamento do transporte de partÃculas com massa arrastadas por um fluido escoando no interior dos canais catraca, mostrando alguns resultados que indicam uma certa caracterÃstica tÃpica de canais lisos. PorÃm, devido os canais catracas possuÃrem uma estrutura que permite a quebra de simetria em relaÃÃo aos dois Ãnicos sentidos de fluxo permitidos, poderÃo aparecer mudanÃas no comportamento tanto do transporte de fluido como do transporte de partÃculas. Como ponto principal deste trabalho, analisaremos como surgem estas diferenÃas e quais os mecanismos desempenham papel fundamental para que isto aconteÃa. / In this work we study the transport process of fluid flow and mass through channels that are characterized by periodic structures, namely ratchet channels. In the first part of this work, we approach a brief discussion on the characteristics of the flow in smooth channels, since they have simple analytical solution, and may help us understand the fluid flow through more complex channels. Then we study the fluid flow in ratchet channels, and we compare the results obtained for the fluid flow through smooth and ratchet channels, observing some similarities and differences between both of them. We show that the nature of the geometry of the ratchet channel adds a degree of complexity to the problem of the fluid flow, that affects the properties of the velocity and pressure fields. Moreover, we inquire into another aspect of the transport process, namely the transport of massive particle dragged by a fluid that flows in the interior of the ratchet channels previously mentioned. We show some results that indicate a certain typical similatiry between ratchet and smooth channels. However, the ratchet channels possess a structure that allows the break of symmetry in relation of the two only allowed directions of flow. In this way, the nature of the particle transport process can be affected by this break of simmetry. The aim of this work is to analyze the dynamics of particle transport into a ratched channel and determine which mechanisms play a fundamental role in this process.
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Um estudo comparativo de mÃtodos de simulaÃÃo de tecidos virtuais atravÃs de sistemas de partÃculas / A comparative study of methods for simulation of virtual fabrics with particulate systemsLaise Lima de Carvalho 26 March 2012 (has links)
CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / AnimaÃÃo baseada em FÃsica ganhou muita atenÃÃo dos pesquisadores nas Ãltimas duas dÃcadas, por causa dos desafios de realismo e desempenho propostos pelas indÃstrias de filme e jogos, bem como pelas aplicaÃÃes de realidade virtual e comÃrcio eletrÃnico. Consequentemente, foram feitos avanÃos significativos nessa Ãrea, e vÃrias abordagens foram propostas, tanto para a modelagem de tecidos, quanto para a simulaÃÃo de seu comportamento dinÃmico. Modelar tecido como um sistema massa-mola tem sido uma tÃcnica amplamente utilizada, por causa de sua simplicidade, e porque ela permite soluÃÃes numÃricas mais eficientes para as equaÃÃes diferenciais que governam o problema. Esses mÃtodos de integraÃÃo sÃo divididos em duas categorias principais: os mÃtodos explÃcitos e os mÃtodos implÃcitos. Um conhecimento mais aprofundado sobre o uso desses mÃtodos no contexto de simulaÃÃo dinÃmica de tecidos ainda à pertinente. Dessa forma, o objetivo desta dissertaÃÃo à analisar os mÃtodos de integraÃÃo mais comumente usados na literatura sobre simulaÃÃo de tecidos baseados em sistemas de partÃculas, para entender melhor suas vantagens e desvantagens. Um estudo comparativo desses mÃtodos à feito, considerando os critÃrios de realismo de animaÃÃo, esforÃo computacional e estabilidade numÃrica. / Physically based cloth animation has gained much attention from researchers in the last two decades, due to the challenges of realism and performance placed by the film and game industries, as well as by the applications of virtual reality and e-commerce. Consequently, there have been overwhelming achievements in this area, and several approaches have been proposed for modeling and simulating the dynamic behavior of cloth. Modeling cloth as a mass-spring system has been widely used, because of its simplicity and since it leads to more efficient numerical solutions to the governing differential equations. These numerical integration methods are divided into two main categories: explicit integration methods and implicit integration methods. A deeper understanding about their use in cloth simulations is still in order. Thus, the objective of this work is to analyze the integration methods most commonly used in the literature of cloth simulation, based on particle systems, to understand the advantages and disadvantages of their use. A comparative study of those methods is done, considering the criteria of animation realism, computational effort and numerical stability.
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Uma anÃlise comparativa de mÃtodos aproximativos baseados em smoothed particle hydrodynamics para animaÃÃo de fluidos / A comparative analysis of approximation methods based on smoothed particle hydrodynamics for fluid animationCharles Welton Ferreira Barbosa 01 March 2013 (has links)
Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / AnimaÃÃes de fluidos, como a Ãgua ou fumaÃa, sÃo utilizadas para introduzir detalhes em jogos virtuais ou filmes. VÃrios mÃtodos existem para a simulaÃÃo de fluidos utilizando sistemas de partÃculas e, em especial, utilizando o mÃtodo Smoothed Particle Hydrodynamics, ou SPH. O mÃtodo SPH Ã uma boa escolha para a simulaÃÃo de fluidos por sua fÃcil descriÃÃo e
implementaÃÃo. Este trabalho apresenta alguns mÃtodos baseados no SPH para a simulaÃÃo de fluidos gerais, e para a interaÃÃo entre fluidos e sÃlidos. Esses mÃtodos sÃo analisados e
comparados relativos ao seu realismo, apresentando alguns pontos fracos de cada mÃtodo. Essa anÃlise pode ser utilizada para guiar a implementaÃÃo de melhores mÃtodos baseados no SPH, e para a animaÃÃo realista de fluidos. / Animations of fluids, such as water or smoke, are used to add details to virtual games or films.
Various methods exist for simulating fluids using particle systems, including the Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) method. The SPH method is a good choice for simulating fluids for
its easy description and implementation. This work describes some methods based on SPH for
general fluid simulation, and for the interaction between fluids and solids. These methods are
analysed and compared on their realism, and a few weak points of each method are presented.
This analysis may be used for the creation of better methods based on SPH, and for the realistic
animation of fluids
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Auto-organizaÃÃo de partÃculas patchy carregadas. / Self-assembly of charged patchy particles.Jorge Luiz Bezerra de AraÃjo 21 January 2014 (has links)
Universidade Federal do Cearà / O atual estÃgio de desenvolvimento de tÃcnicas experimentais permite a sÃntese de partÃculas coloidais complexas, cuja superfÃcie pode ser precisamente "decorada" com propriedades fÃsicas e/ou quÃmicas diferentes. Tais coloides sÃo usualmente definidos como partÃculas patchy. Como resultado da modificaÃÃo de partes da superfÃcie de tais partÃculas, a interaÃÃo entre as mesmas à geralmente caracterizada por um potencial anisotrÃpico. Estudar e compreender o processo de auto-organizaÃÃo desse sistema particular à de grande interesse tanto do ponto de vista cientÃfico como tecnolÃgico devido sua utilizaÃÃo em materiais funcionais. Nessa dissertaÃÃo, estuda-se o comportamento de um sistema bidimensional de partÃculas patchy carregadas, nas quais a superfÃcie à decorada pontualmente com uma carga de sinal contrÃrio do centro da mesma de modo que cada coloide possua uma carga total C responsÃvel pelo potencial de interaÃÃo. Neste trabalho foi utilizada a tÃcnica de simulaÃÃo DinÃmica Molecular para estudar o processo de auto-organizaÃÃo dessas partÃculas para diversas densidades e temperaturas. Contudo, antes de apresentar resultados numÃricos apresenta-se o modelo de partÃcula patchy e verifica-se o comportamento da energia de interaÃÃo com dependÃncia na carga efetiva da partÃcula e com o nÃmero de sÃtios ativos (p) que decoram as superfÃcies dos coloides, chamados de patches. Nota-se que o estudo de tais parÃmetros à fundamental na previsÃo de estruturas que o sistema se estabiliza. Apresentam-se as estruturas de mÃnima energia estÃveis, de um sistema com p=2 e carga total neutra, em um diagrama de fases com dependÃncia na temperatura e densidade para p=2. Esse diagrama apresenta claramente duas fases bem definidas que foram distinguidas atravÃs de cÃlculos de propriedades termodinÃmicas durante a simulaÃÃo. Resultados para diferente p e carga total tambÃm sÃo apresentados a fim de mostrar a influencia do nÃmero de patches, e da carga total, na configuraÃÃo do sistema. Em geral, observa-se que para altos valores da carga total e/ou nÃmero de patches de cada partÃcula, o potencial repulsivo prevalece fazendo com que o sistema se estabilize em uma configuraÃÃo cristalina. Por outro lado, um sistema composto de partÃculas com baixo valor de carga total ou numero de patches as partÃculas apresentam um potencial atrativo induzindo diferentes tipos de configuraÃÃes no sistema, como, por exemplo, estruturas na forma de anÃis e linhas de partÃculas. / The current stage of development of experimental techniques allow the synthesis of particles complex colloidal, whose surface can be precisely "decorated" with physical properties and/or chemical combinations. Such colloids are usually defined as patchy particles. As result of the modification of parts of the surface of such particles, the interaction between them
is generally characterized by an anisotropic potential. Study and understand the process of self-organization of this particular system is of great interest both from the scientific point of view as technology, because of its use in functional materials. In this dissertation, we study. The behavior of a two-dimensional system patchy charged particles, in which the surface is decorated with a timely charge sign opposite that located in the particle center. Thus, patchy each particle has a net charge C, which is
result of the difference between the point charges on the surface and that in the particle center patchy. This study uses the technique of computer simulation of molecular dynamics to study the process of self-organization of particles patchy depending on the density and temperature. Initially, we present the model of patchy particles studied here and there is the behavior of the interaction energy between two particles and its dependence on load effective particle (liquid charge) and the number of active sites (p) that decorate the surfaces of colloids, called patches . The study of these parameters is important for understanding the
self-organized structures obtained. Presents the stable structures of minimum energy a system with p=2 and C=0 as a function of temperature and density. In general, we observe two well defined phases were distinguished by calculation of thermodynamic properties during the simulation. Results for different values of p and C are also presented order to show the influence of this parameter in the system configuration. In general, it is observed that for large values of the charge and/or number of patches, the repulsive potential prevails causing the system to stabilize in a crystalline configuration. On the other hand, for a system composed of particles with a low value of charge and/or the number od patches interaction potential is attractive inducing predominantly resulting composite structures in the form of clusters of ring and lines particles.
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Transporte de partÃculas em estruturas irregulares: aplicaÃÃes em fisiologia pulmonar, fraturas e meios porosos. / Particle transport in irregular structures: applications in pulmonary physiology, fractures and porous mediaTalita Felipe de Vasconcelos 13 June 2008 (has links)
CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Este trabalho à dedicado ao estudo do processo de transporte de
fluido e massa atravÃs de sistemas irregulares. Na primeira parte
desta tese, abordamos a dinÃmica do escoamento ocorrendo atravÃs
de canais rugosos auto-afins. Essencialmente, os aspectos
relevantes na compreensÃo do escoamento em sistemas irregulares
sÃo o {it estrutural}, intimamente associado à conformaÃÃo
topolÃgica e morfolÃgica do meio, e o {it fenomenolÃgico}, que
faz referÃncia aos mecanismos de transporte. Portanto,
inicialmente descrevemos a topologia e a morfologia do sistema
irregular. Consideramos que a geometria das interfaces que
constituem o duto apresenta propriedades estatÃsticas invariantes
sob transformaÃÃes de escala anisotrÃpicas, ou seja, possuem
correlaÃÃes espaciais de longo alcance e podem, portanto, ser
caracterizadas como superfÃcies fractais auto-afins. Mostramos que
o carÃter irregular desta geometria adiciona um grau de
complexidade ao problema do escoamento, refletindo-se nas
propriedades dos campos de velocidade e pressÃo. Como
complementaÃÃo deste estudo, investigamos o processo do transporte
de partÃculas com massa arrastadas por um fluido escoando no
interior das estruturas rugosas anteriormente mencionadas.
Investigamos como a rugosidade da estrutura influencia fortemente
a natureza deste fenÃmeno e estudamos o comportamento do tempo
mÃdio de trÃnsito das partÃculas no interior destes dutos rugosos,
em funÃÃo de parÃmetros como o nÃmero de Stokes e o coeficiente de
restituiÃÃo. Mostramos que o transporte de partÃculas em dutos com
geometria auto-afim à caracterizado pela existÃncia de quatro
regimes bem distintos entre si e determinados pela competiÃÃo
localizada entre dois mecanismos: as interaÃÃes
partÃcula-estrutura (colisÃes) e partÃcula-fluido (escoamento).
AtravÃs de simulaÃÃes numÃricas de partÃculas nÃo-Brownianas
transportadas por um fluido em um meio poroso, investigamos a
influÃncia da geometria e dos efeitos inerciais sobre a eficiÃncia
de captura de uma matriz sÃlida. No caso de um arranjo periÃdico
de cilindros e sob a aÃÃo da gravidade, nossos resultados revelam
que $delta sim St$, onde $delta$ Ã a eficiÃncia de captura de
partÃcula, e $St$ Ã o nÃmero de Stokes. Na ausÃncia de gravidade,
observamos uma tÃpica transiÃÃo de segunda ordem entre a captura e
a nÃo-captura de partÃculas, que pode ser expressa como $delta
sim(St-St_{c})^{alpha}$, com um expoente $alpha approx 0.5$,
onde $St_{c}$ Ã o nÃmero de Stokes crÃtico. TambÃm realizamos
simulaÃÃes para o escoamento atravÃs de um meio poroso aleatÃrio e
confirmamos que este comportamento para a captura de partÃculas Ã
consistente com o modelo periÃdico simples.
AlÃm disso, abordamos outro aspecto do processo de transporte de
fluido e massa atravÃs de sistemas irregulares, nomeadamente o
transporte e captura de partÃculas arrastadas por um escoamento
hidrodinÃmico no interior de uma estrutura arborescente. Uma vez
caracterizado o escoamento nestas estruturas complexas, passamos
efetivamente à abordagem do processo de transporte de partÃculas
com massa arrastadas por um fluido, integrando-se numericamente a
equaÃÃo do movimento para cada partÃcula. O objetivo deste estudo
à compreender, principalmente, a dinÃmica de captura de partÃculas
e poluentes no interior das vias respiratÃrias. No entanto, a
aproximaÃÃo realizada foi mais abrangente. Examinamos a influÃncia
que certos parÃmetros fÃsicos e geomÃtricos, tais como os fatores
de homotesia, os Ãngulos de ramificaÃÃo e o nÃmero de Reynolds,
exercem sobre o processo citado. Esta abordagem nos permitiu pÃr
em destaque uma universalidade notÃvel das leis de captura nas
estruturas ramificadas. / This work is dedicated to the study of the transport process of fluid flow and mass through irregular systems. In the first part of this thesis, we approach the transport of fluids in self-affine fractured channels. Essentially, the important aspects to the comprehension of the fluid flow in an irregular geometry are the {it structural} one, associated to the topological and morphologic conformation of the fractured media, and the {it phenomenological} one, that refers to the transport mechanisms. Therefore, initially we describe the topology and the morphology
of the fracture network. We consider that the geometry of the interfaces that constitutes the channel has statistical properties that are invariant under anisotropic transformations of scale, i.e. they possess long-range correlations in space and, than, can be characterized as self-affine fractals surfaces. We show that the irregular character of this geometry adds a degree of complexity to the problem of the fluid flow that substantially affects the statistical properties of the velocity and pressure
fields. As a complement of this study, we investigate the process of the particle transport with mass dragged by a fluid that flows into the rough structures previously mentioned. We investigate how the roughness influences the nature of the transport of particles by studying the behavior of their average transit time, as a function of parameters like the Stokes number and the coefficient
of restitution. We show that the particle transport in ducts with self-affine geometry displays a complex behavior that is characterized by the existence of four regimes and determined by the local competition between two mechanisms: the interaction between particle and structure (collisions) and between particle and fluid (flow).
We investigate through numerical calculation of non-Brownian
particles transported by a fluid in a porous medium, the influence of geometry and inertial effects on the capture efficiency of the solid matrix. In the case of a periodic array of cylinders and under the action of gravity, our results reveal that $delta sim St$, where $delta$ is the particle capture efficiency, and $St$ is the Stokes number. In the absence of gravity, we observe a typical second order transition between non-trapping and trapping
of particles that can be expressed as $delta sim(St-St_{c})^{alpha}$, with an exponent $alpha approx 0.5$,
where $St_{c}$ is the critical Stokes number. We also perform simulations for flow through a random porous structure and confirm that its capture behavior is consistent with the simple periodic model.
Moreover, we inquire into another aspect of the transport process of fluid and mass through irregular systems, namely the transport and capture of particles dragged by a hydrodynamic flow into a ramified structure. After we solve the fluid flow through these complex structures, we pass effectively to the investigation of the transport process of massive particle dragged by a fluid, through numerical integration of the movement equation for each particle. The aim of this study is to understand, mainly, the dynamics of particle and pollutants capture into the airways. Nevertheless, the selected approach was broader. We examine the influence that certain physical and geometric parameters, such as the homothety factors, the bifurcation angles and the Reynolds number, exert on the mentioned process. This approach allowed us to clarify a remarkable universality of the laws of capture in the ramified structures.
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Aspectos gerais do confinamento de campos em mundos brana nÃo fatorizÃveis de seis dimensÃes com enfoque na localizaÃÃo de fÃrmions de Dirac, Rarita-Schwinger e Elko / General aspects of fields localization in six dimensional warped braneworld models with emphasis in the Dirac, Rarita-Schwinger and Elko fermions.Davi Monteiro Dantas 20 July 2016 (has links)
CoordenaÃÃo de AperfeÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / As teorias de dimensÃes extras tem aplicaÃÃo em diversos ramos de FÃsica de altas energias, auxiliando no entendimento do problema de hierarquia de FÃsica de PartÃculas, nos problemas de matÃria escura e energia escura, alÃm da explicaÃÃo de novas partÃculas. O objetivo desta tese à apresentar aspectos gerais da localizaÃÃo
de campos em geometrias de mundo brana nÃo fatorizÃveis warped em seis dimensÃes
(6D), onde destacaremos o confinamento de campos fermiÃnicos.
Iniciaremos apresentando os modelos 6D espessos e regulares
desenvolvidos pelo grupo de Teoria de Campos da UFC e faremos
um comparativo destes com outros modelos finos ou nÃo regulares
da literatura. Compararemos tambÃm as diferenÃas que ocorrem do
confinamento de campos de 5D para 6D. AlÃm disso, a localizaÃÃo dos campos bosÃnicos (gravidade, campo escalar e campo de calibre vetorial) em 6D serà tambÃm discutida. Observaremos que o modo zero da gravidade serà responsÃvel por reproduzir a lei de Newton em nosso mundo 4D. Para o tema central do
confinamento de fÃrmions, detalharemos os resultados dos artigos
publicados durante meu doutorado. Demonstraremos que Ã
necessÃrio o uso de um acoplamento mÃnimo com um campo de calibre tanto para o espinor de
Dirac como para o de Rarita-Schwinger em 6D, apontaremos
diferentes escolhas de calibre para os diferentes modelos abordados.
Seguindo, exibiremos o espinor Elko. Este espinor
tem dimensÃo canÃnica de massa um em 4D (dimensÃo de massa dois em 6D), sendo um autoespinor do
operador de conjugaÃÃo de carga de dual helicidade e um candidato natural à matÃria
escura. Verificaremos que o Elko necessita de um acoplamento exÃtico
para seu confinamento em 6D. AlÃm disso, trataremos de
assuntos correlacionados, como as correÃÃes da lei de Coulomb para
modelos em dimensÃes extras. Outro assunto presente na tese serÃ
a aplicaÃÃo do conceito de Entropia Configuracional para delimitar
os parÃmetros de modelos 6D.
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