Fast-convergent iterative scheme for filtering velocity signals and finding Kolmogorov scales

The present fundamental knowledge of fluid turbulence has been established primarily from hot- and cold-wire measurements. Unfortunately, however, these measurements necessarily suffer from contamination by noise since no certain method has previously been available to optimally filter noise from the measured signals. This limitation has impeded our progress of understanding turbulence profoundly. We address this limitation by presenting a simple, fast-convergent iterative scheme to digitally filter signals optimally and find Kolmogorov scales definitely. The great efficacy of the scheme is demonstrated by its application to the instantaneous velocity measured in a turbulent jet.

Cell size distribution in a random tessellation of space governed by the Kolmogorov-Johnson-Mehl-Avrami model: Grain size distribution in crystallization

The space subdivision in cells resulting from a process of random nucleation and growth is a subject of interest in many scientific fields. In this paper, we deduce the expected value and variance of these distributions while assuming that the space subdivision process is in accordance with the premises of the Kolmogorov-Johnson-Mehl-Avrami model. We have not imposed restrictions on the time dependency of nucleation and growth rates. We have also developed an approximate analytical cell size probability density function. Finally, we have applied our approach to the distributions resulting from solid phase crystallization under isochronal heating conditions

Relações funcionais entre precipitação provável e média em regiões e climas brasileiros

O objetivo deste trabalho foi determinar os parâmetros estatísticos da função densidade de probabilidade (FDP) com melhor ajuste aos valores decendiais de precipitação pluvial observados em diversas localidades brasileiras, e também determinar a relação entre precipitação provável (75% de probabilidade, P75%) e precipitação média () nestas localidades. Foram avaliadas cinco FDPs (normal, triangular, gama, exponencial e uniforme), ajustadas a dados provenientes de 43 municípios, de oito estados, em quatro regiões brasileiras. As localidades foram avaliadas isoladamente ou agrupadas de acordo com estados ou tipos climáticos. O teste de aderência de Kolmogorov‑Smirnov foi utilizado para avaliar o ajuste estatístico das FDPs às séries de dados. As distribuições gama e exponencial foram as que mais frequentemente melhor se ajustaram às séries de precipitação pluvial decendial (41,2 e 30,8%, respectivamente). As relações funcionais mais promissoras entre e P75% foram obtidas nos climas Cwa (R² = 0,82), Aw (R² = 0,70), As (R² = 0,68) e Cwb (R² = 0,62), e nos estados de Goiás (R² = 0,80), São Paulo (R² = 0,76) e Minas Gerais (R² = 0,70). As distribuições normal (19,3%), triangular (2,2%) e uniforme (3,5%) têm menor participação nos melhores ajustes, mas são importantes nas análises para o período seco.

Avaliação da compressão de dados e da qualidade de imagem em modelos de animação gráfica para web : uma nova abordagem baseada em complexidade de Kolmogorov

Este trabalho versa sobre a avaliação da compressão de dados e da qualidade de imagens e animações usando-se complexidade de Kolmogorov, simulação de máquinas e distância de informação. Complexidade de Kolmogorov é uma teoria da informação e da aleatoriedade baseada na máquina de Turing. No trabalho é proposto um método para avaliar a compressão de dados de modelos de animação gráfica usando-se simulação de máquinas. Também definimos formalmente compressão de dados com perdas e propomos a aplicação da distância de informação como uma métrica de qualidade de imagem. O desenvolvimento de uma metodologia para avaliar a compressão de dados de modelos de animação gráfica para web é útil, a medida que as páginas na web estão sendo cada vez mais enriquecidas com animações, som e vídeo, e a economia de banda de canal tornase importante, pois os arquivos envolvidos são geralmente grandes. Boa parte do apelo e das vantagens da web em aplicações como, por exemplo, educação à distância ou publicidade, reside exatamente na existência de elementos multimídia, que apoiam a idéia que está sendo apresentada na página. Como estudo de caso, o método de comparação e avaliação de modelos de animação gráfica foi aplicado na comparação de dois modelos: GIF (Graphics Interchange Format) e AGA (Animação Gráfica baseada em Autômatos finitos), provando formalmente que AGA é melhor que GIF (“melhor” significa que AGA comprime mais as animações que GIF). Foi desenvolvida também uma definição formal de compressão de dados com perdas com o objetivo de estender a metodologia de avalição apresentada Distância de informação é proposta como uma nova métrica de qualidade de imagem, e tem como grande vantagem ser uma medida universal, ou seja, capaz de incorporar toda e qualquer medida computável concebível. A métrica proposta foi testada em uma série de experimentos e comparada com a distância euclidiana (medida tradicionalmente usada nestes casos). Os resultados dos testes são uma evidência prática que a distância proposta é efetiva neste novo contexto de aplicação, e que apresenta, em alguns casos, resultados superiores ao da distância euclidiana. Isto também é uma evidência que a distância de informação é uma métrica mais fina que a distância euclidiana. Também mostramos que há casos em que podemos aplicar a distância de informação, mas não podemos aplicar a distância euclidiana. A métrica proposta foi aplicada também na avaliação de animações gráficas baseadas em frames, onde apresentou resultados melhores que os obtidos com imagens puras. Este tipo de avaliação de animações é inédita na literatura, segundo revisão bibliográfica feita. Finalmente, neste trabalho é apresentado um refinamento à medida proposta que apresentou resultados melhores que a aplicação simples e direta da distância de informação.

Global dynamics of stationary solutions of the extended Fisher-Kolmogorov equation

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Patch-size and isolation effects in the Fisher-Kolmogorov equation

We examine the classical problem of the existence of a threshold size for a patch to allow for survival of a given population in the case where the patch is not completely isolated. The surrounding habitat matrix is characterized by a non-zero carrying capacity. We show that a critical patch size cannot be strictly defined in this case. We also obtain the saturation density in such a patch as a function of the size of the patch and the relative carrying capacity of the outer region. We argue that this relative carrying capacity is a measure of the isolation of the patch. Our results are then compared with conclusions drawn from observations of the population dynamics of understorey birds in fragments of the Amazonian forest and shown to qualitatively agree with them, offering an explanation for the importance of dispersal and isolation in these observations. Finally, we show that a generalized critical patch size can be introduced resorting to threshold densities for the observation of a given species.

The carreau-yasuda fluids: a skin friction equation for turbulent flow in pipes and kolmogorov dissipative scales

In this work the turbulent flow of the Non-Newtonian Carreau-Yasuda fluid will be studied. A skin friction equation for the turbulent flow of Carreau-Yasuda fluids will be derived assuming a logarithmic behavior of the turbulent mean velocity for the near wall flow out of the viscous sub layer. An alternative near wall characteristic length scale which takes into account the effects of the relaxation time will be introduced. The characteristic length will be obtained through the analysis of viscous region near the wall. The results compared with experimental data obtained with Tylose (methyl hydroxil cellulose) solutions showing good agreement. The relations between scales integral and dissipative obtained for length, time, velocity, kinetic energy, and vorticity will be derived for this type of fluid. When the power law index approach to unity the relations reduces to Newtonian case.

Modelo de Fisher-Kolmogorov em dinâmica populacional com capacidade de suporte espacialmente dependente

Pós-graduação em Física - IFT

Taylor formula for Kolmogorov equations

After briefly discuss the natural homogeneous Lie group structure induced by Kolmogorov equations in chapter one, we define an intrinsic version of Taylor polynomials and Holder spaces in chapter two. We also compare our definition with others yet known in literature. In chapter three we prove an analogue of Taylor formula, that is an estimate of the remainder in terms of the homogeneous metric.

A non-perturbative Kolmogorov turbulence approach to the cosmic web structure

The Kolmogorov approach to turbulence is applied to the Burgers turbulence in the stochastic adhesion model of large-scale structure formation. As the perturbative approach to this model is unreliable, here a new, non-perturbative approach, based on a suitable formulation of Kolmogorov's scaling laws, is proposed. This approach suggests that the power-law exponent of the matter density two-point correlation function is in the range 1–1.33, but it also suggests that the adhesion model neglects important aspects of the gravitational dynamics.

Fractional Fokker-Planck-Kolmogorov type Equations and their Associated Stochastic Differential Equations

MSC 2010: 26A33, 35R11, 35R60, 35Q84, 60H10 Dedicated to 80-th anniversary of Professor Rudolf Gorenflo

Equazioni non lineari di Kolmogorov-Fokker-Planck ed applicazioni

I contenuti principali trattati in questa tesi sono stati ispirati da due lavori presentati nel corso dello scorso decennio. Il primo lavoro, pubblicato nel 2013 da O. A. Manita e S. V. Shaposhnikov, presenta un nuovo risultato di esistenza di soluzioni, nel senso delle distribuzioni, che siano misure di probabilità per PDE paraboliche non lineari del primo e secondo ordine. Vengono fornite condizioni sufficienti per l’esistenza locale e globale di tale tipo di soluzioni per il problema di Cauchy associato a tali equazioni. Equazioni di tale tipo compaiono in maniera del tutto naturale in diversi ambiti applicativi, fra cui la finanza matematica. Nel lavoro presentato da G. Tataru e T. Fisher per Bloomberg nel 2010, viene proposto un modello stocastico per la modellazione del tasso di cambio di valuta estera al fine di prezzare dei particolari tipi di opzione, le opzioni a barriera, con le quali modelli più classici faticano maggiormente. Nella calibrazione di tale modello, per "fittare" il modello ai prezzi delle opzioni scambiate sul mercato, sorge il problema di risolvere un’equazione alle derivate parziali parabolica non lineare integro-differenziale e che dunque appartiene alla classe di PDE citata precedentemente.

Beam-energy Dependence Of The Directed Flow Of Protons, Antiprotons, And Pions In Au+au Collisions.

Rapidity-odd directed flow (v1) measurements for charged pions, protons, and antiprotons near midrapidity (y=0) are reported in sNN=7.7, 11.5, 19.6, 27, 39, 62.4, and 200 GeV Au+Au collisions as recorded by the STAR detector at the Relativistic Heavy Ion Collider. At intermediate impact parameters, the proton and net-proton slope parameter dv1/dy|y=0 shows a minimum between 11.5 and 19.6 GeV. In addition, the net-proton dv1/dy|y=0 changes sign twice between 7.7 and 39 GeV. The proton and net-proton results qualitatively resemble predictions of a hydrodynamic model with a first-order phase transition from hadronic matter to deconfined matter, and differ from hadronic transport calculations.