Orientador: Marcelo Martins dos Santos / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica / Made available in DSpace on 2018-07-23T15:33:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marostegan_LucianeA_M.pdf: 1181557 bytes, checksum: 80e884c6d5a6349aa52b509e776075ef (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Não informado. / Abstract: Not informed. / Mestrado / Mestre em Matemática

Orientador : Hugo Enrique Hernandez Figueroa / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-01T22:09:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RubioMercedes_CosmeEustaquio_D.pdf: 5866050 bytes, checksum: 68669f333d337e8c63e289efcad5b166 (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Foram desenvolvidos códigos numéricos, baseados em elementos finitos 2D no domínio da freqüência, para a simulação de junçalimentadas por guias fotônicos, supostamente muito longos. Sobre as fronteiras da janela computacional, nas regiões de radiação não guiada, foram utilizadas PMLs (Perfectly Matched Layers). Sobre as portas ou regiões de acesso, cinco esquemas foram desenvolvidos, utilizando-se cinco condições de contorno diferentes: a primeira baseada na expansão modal dos campos; a segunda considerando-se uma variação de onda TEM (transversal eletromagnética); a terceira baseada na aproximação paraxial dos campos, e as duas ultimas baseadas em aproximações de Padé (Padé(l,l) e Padé(2,2)) ou de ângulo largo. Estas três últimas, até onde sabemos, estão sendo propostas pela primeira vez, e representam alternativas eficientes (relativamente à primeira) e confiáveis (relativamente à segunda), para a simulação de uma extensa gama de junções planares. O desempenho dos esquemas propostos, foi avaliado através da análise de um número considerável de ef) exemplos. Uma estratégia para analisar circuitos fotônicos, combinando os esquemas apresentados e lC) o BPM (Beam Propagation Method), é discutida e fartamente ilustrada. Estruturas de interesse atual, como ressoadores altamente compactos, utilizados como elementos add/drop em sistemas DWTIM) (Dense WavelengthDivision Multiplexing), foram analisados em detalhe / Abstract: Novel 2D finite element formulations in the frequency domain, for the simulation of arbitrary planar photonic junctions, were developed and thoroughly described. Such junctions are composed by multiple access ports, fed by supposedly very long photonics guides. On the boundaries of the computational window, placed over not guided radiation regions, PMLs (Perfectly Matched Layers) wereadopted. On the ports or access wave guides,five different boundary conditions were implemented: The first, basedon a modal expansionof the fields ; the second, considering apure modal wave variation the third, based on the paraxial approach of the fields,and the last two, based on the Padé (Padé(l,l) and Padé (2,2)) or wide angle approximations. These three last boundary conditions, to the best of our knowledge,were proposed here for the first time, and represent efficient alternatives (relatively to the first) and more reliable (relatively to the second) for the simulation of a wide range of planar junctions. The performanceof the proposed schemes,was evaluated through the analysis of a considerable number of examples. A strategy to analyze photonic circuits, combining the presented schemes with the BPM (Beam Propagation Method), is also discussed and widely illustrated. Structures of current interest , such as highly compact resonators, used as add/drop devices in DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) systems were analyzed in detail / Doutorado / Telecomunicações e Telemática / Doutor em Engenharia Elétrica

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

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

O objetivo deste trabalho e a modelagem matem atica da propagaçãao do poluente mercúrio na agua. O modelo bidimensional consiste na drenagem da agua atrav es de um canal, onde o poluente (mercúrio) entra. O modelo consiste em um conjunto de equaçõoes diferenciais parciais: as equações para a conservação da massa, a quantidade de movimento, e a concentração das espécies, sujeitas a condições iniciais e de contorno apropriadas. Estas equações foram discretizadas pelo método de diferenças finitas centrais, gerando sistemas lineares que foram resolvidos pelo método de Gauss-Seidel e a convergência foi acelerada usando a técnica de sobre-relaxações SOR. A an alise da consistência e estabilidade da equação de concentração foi feita. Além disso, a solução analítica da equação de concentração, que e uma equação diferencial parcial bidimensional não homogênea com uma condição de contorno não homogênea, foi obtida com a transformada de Laplace. Os resultados obtidos a partir do modelo numérico e da solução analítica foram comparados e apresentam concordância razoável. / The goal of this work is the mathematical modeling of the spreading of the polluting mercury in the water. The two-dimensional model consists of water drainage through a canal, where the pollutant (mercury) enters. The model consists of a set of partial di erential equations: the equations for the conservation of the mass, the momentum, and the concentration of the species, subject to appropriate initial and boundary conditions. These equations were discretized by the method of central nite di erences, generating linear systems, which were solved by the Gauss-Seidel method and convergence was accelerated using the over-relaxation SOR technique. The analysis of the consistency and stability of the concentration equation was made. Furthermore, the analytical solution of the concentration equation, which is a two-dimensional non-homogeneous partial di erential equation with one nonhomogeneous contour condition, was obtained using Laplace transform. The results obtained from the numerical model and the analytical solution were compared and presented reasonable agreement.

As equações polinomiais são estudadas desde a antiguidade e atualmente são utilizadas, por exemplo, para modelar problemas do cotidiano nas mais variadas áreas do conhecimento. As técnicas de solução de equações polinomiais nem sempre são triviais, principalmente quando envolvem equações de alta ordem e raízes complexas. O ensino desse tema no Ensino Básico é limitado a equações de segundo ou terceiro grau e coeficientes inteiros, o que restringe a aplicação em problemas mais realistas. Assim, o objetivo deste trabalho é trazer uma contribuição aos estudantes, aos professores do Ensino Básico e aos demais interessados, apresentando um material que aborde técnicas de resolução para equação polinomial de diversas naturezas. Iniciamos por uma revisão dos números complexos e dos polinômios, suas operações e propriedades. Embasamos o trabalho com teoremas e permeamos de exemplos com um crescente grau de dificuldade. Dividimos as técnicas de resolução em analíticas e numéricas. Entre as primeiras, tratamos das relações de Girard, das fórmulas resolventes e de alguns casos particulares de equações. Entre as técnicas numéricas, estudamos o método de Newton, o método das secantes e o método de Newton-Bairstow, este último para encontrar raízes complexas. / Polynomial equations have been studied since antiquity and are currently used, for example, to model everyday problems in the most varied areas of knowledge. The solution techniques of polynomial equations are not always trivial, especially when they involve high order equations and complex roots. The teaching of this subject in Basic Education is limited to second or third degree equations and integer coefficients, which restricts the application to more realistic problems. Thus, the objective of this work is to bring a contribution to students, teachers of Basic Education and other interested parties, presenting a material that treats of resolution techniques for polynomial equation of different natures. We begin with a review of complex numbers and polynomials, their operations and properties. We support the work with theorems and permeate examples with an increasing degree of difficulty. We divide the techniques of resolution into analytical and numerical. Among the first, we deal with Girards relations, the resolvent formulas, and some particular cases of equations. Among numerical techniques, we studied the Newton method, the secant method, and the Newton-Bairstow method, the last one to find complex roots.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:18Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-06-27Bitstream added on 2014-06-13T19:48:20Z : No. of bitstreams: 1 martins_ca_me_sjrp.pdf: 297081 bytes, checksum: 4a6f13bdad08f9e72c8df07186762615 (MD5) / Neste trabalho estabelecemos condições para a existência e unicidade de solução para equações integrais do tipo Volterra–Stieltjes não linear x(t)+ Z [a,t]T DsK(t,s) f (s,x(s)) = u(t), t E [a,b]T em escalas temporais T, usando a integral de Cauchy–Stieltjes à direita sobre funções regradas a valores em espaços de Banach / In this work we establish conditions for the existence and uniqueness of solution a Volterra– Stieltjes integral nonlinear equations x(t)+ Z [a,t]T DsK(t,s) f (s,x(s)) = u(t), t E [a,b]Tin time scales T, using the right Cauchy–Stieltjes integral on regulated functions with values in Banach spaces

O objetivo deste trabalho e a modelagem matem atica da propagaçãao do poluente mercúrio na agua. O modelo bidimensional consiste na drenagem da agua atrav es de um canal, onde o poluente (mercúrio) entra. O modelo consiste em um conjunto de equaçõoes diferenciais parciais: as equações para a conservação da massa, a quantidade de movimento, e a concentração das espécies, sujeitas a condições iniciais e de contorno apropriadas. Estas equações foram discretizadas pelo método de diferenças finitas centrais, gerando sistemas lineares que foram resolvidos pelo método de Gauss-Seidel e a convergência foi acelerada usando a técnica de sobre-relaxações SOR. A an alise da consistência e estabilidade da equação de concentração foi feita. Além disso, a solução analítica da equação de concentração, que e uma equação diferencial parcial bidimensional não homogênea com uma condição de contorno não homogênea, foi obtida com a transformada de Laplace. Os resultados obtidos a partir do modelo numérico e da solução analítica foram comparados e apresentam concordância razoável. / The goal of this work is the mathematical modeling of the spreading of the polluting mercury in the water. The two-dimensional model consists of water drainage through a canal, where the pollutant (mercury) enters. The model consists of a set of partial di erential equations: the equations for the conservation of the mass, the momentum, and the concentration of the species, subject to appropriate initial and boundary conditions. These equations were discretized by the method of central nite di erences, generating linear systems, which were solved by the Gauss-Seidel method and convergence was accelerated using the over-relaxation SOR technique. The analysis of the consistency and stability of the concentration equation was made. Furthermore, the analytical solution of the concentration equation, which is a two-dimensional non-homogeneous partial di erential equation with one nonhomogeneous contour condition, was obtained using Laplace transform. The results obtained from the numerical model and the analytical solution were compared and presented reasonable agreement.

Orientador: Luciano Barbanti / Coorientador: Geraldo Nunes Silva / Banca: German Jesus Lozada Cruz / Banca: Márcia Cristina Anderson Braz Federson / Resumo: Neste trabalho estabelecemos condições para a existência e unicidade de solução para equações integrais do tipo Volterra-Stieltjes não linear x(t)+ Z [a,t]T DsK(t,s) f (s,x(s)) = u(t), t E [a,b]T em escalas temporais T, usando a integral de Cauchy-Stieltjes à direita sobre funções regradas a valores em espaços de Banach / Abstract: In this work we establish conditions for the existence and uniqueness of solution a Volterra- Stieltjes integral nonlinear equations x(t)+ Z [a,t]T DsK(t,s) f (s,x(s)) = u(t), t E [a,b]Tin time scales T, using the right Cauchy-Stieltjes integral on regulated functions with values in Banach spaces / Mestre