Cosmological predictions for a scalar tensor dark energy model by a dedicated Einstein-Boltzmann code

We have extended the Boltzmann code CLASS and studied a specific scalar tensor dark energy model: Induced Gravity

Formula integrale di Poisson per le funzioni armoniche in una palla

La tesi consiste nella ricerca di un candidato ideale per la soluzione del problema di Dirichlet. Vengono affrontati gli argomenti in maniera graduale, partendo dalle funzioni armoniche e le loro relative proprietà, passando per le identità e le formule di rappresentazione di Green, per finire nell'analisi del problema sopra citato, mediante i risultati precedentemente ottenuti, per concludere trovando la formula integrale di Poisson come soluzione ma anche come formula generale per sviluppi in vari ambiti.

Imaging and modeling of pore scale processes in porous media using X-ray computed tomography and lattice Boltzmann solver

In der Erdöl– und Gasindustrie sind bildgebende Verfahren und Simulationen auf der Porenskala im Begriff Routineanwendungen zu werden. Ihr weiteres Potential lässt sich im Umweltbereich anwenden, wie z.B. für den Transport und Verbleib von Schadstoffen im Untergrund, die Speicherung von Kohlendioxid und dem natürlichen Abbau von Schadstoffen in Böden. Mit der Röntgen-Computertomografie (XCT) steht ein zerstörungsfreies 3D bildgebendes Verfahren zur Verfügung, das auch häufig für die Untersuchung der internen Struktur geologischer Proben herangezogen wird. Das erste Ziel dieser Dissertation war die Implementierung einer Bildverarbeitungstechnik, die die Strahlenaufhärtung der Röntgen-Computertomografie beseitigt und den Segmentierungsprozess dessen Daten vereinfacht. Das zweite Ziel dieser Arbeit untersuchte die kombinierten Effekte von Porenraumcharakteristika, Porentortuosität, sowie die Strömungssimulation und Transportmodellierung in Porenräumen mit der Gitter-Boltzmann-Methode. In einer zylindrischen geologischen Probe war die Position jeder Phase auf Grundlage der Beobachtung durch das Vorhandensein der Strahlenaufhärtung in den rekonstruierten Bildern, das eine radiale Funktion vom Probenrand zum Zentrum darstellt, extrahierbar und die unterschiedlichen Phasen ließen sich automatisch segmentieren. Weiterhin wurden Strahlungsaufhärtungeffekte von beliebig geformten Objekten durch einen Oberflächenanpassungsalgorithmus korrigiert. Die Methode der „least square support vector machine” (LSSVM) ist durch einen modularen Aufbau charakterisiert und ist sehr gut für die Erkennung und Klassifizierung von Mustern geeignet. Aus diesem Grund wurde die Methode der LSSVM als pixelbasierte Klassifikationsmethode implementiert. Dieser Algorithmus ist in der Lage komplexe geologische Proben korrekt zu klassifizieren, benötigt für den Fall aber längere Rechenzeiten, so dass mehrdimensionale Trainingsdatensätze verwendet werden müssen. Die Dynamik von den unmischbaren Phasen Luft und Wasser wird durch eine Kombination von Porenmorphologie und Gitter Boltzmann Methode für Drainage und Imbibition Prozessen in 3D Datensätzen von Böden, die durch synchrotron-basierte XCT gewonnen wurden, untersucht. Obwohl die Porenmorphologie eine einfache Methode ist Kugeln in den verfügbaren Porenraum einzupassen, kann sie dennoch die komplexe kapillare Hysterese als eine Funktion der Wassersättigung erklären. Eine Hysterese ist für den Kapillardruck und die hydraulische Leitfähigkeit beobachtet worden, welche durch die hauptsächlich verbundenen Porennetzwerke und der verfügbaren Porenraumgrößenverteilung verursacht sind. Die hydraulische Konduktivität ist eine Funktion des Wassersättigungslevels und wird mit einer makroskopischen Berechnung empirischer Modelle verglichen. Die Daten stimmen vor allem für hohe Wassersättigungen gut überein. Um die Gegenwart von Krankheitserregern im Grundwasser und Abwässern vorhersagen zu können, wurde in einem Bodenaggregat der Einfluss von Korngröße, Porengeometrie und Fluidflussgeschwindigkeit z.B. mit dem Mikroorganismus Escherichia coli studiert. Die asymmetrischen und langschweifigen Durchbruchskurven, besonders bei höheren Wassersättigungen, wurden durch dispersiven Transport aufgrund des verbundenen Porennetzwerks und durch die Heterogenität des Strömungsfeldes verursacht. Es wurde beobachtet, dass die biokolloidale Verweilzeit eine Funktion des Druckgradienten als auch der Kolloidgröße ist. Unsere Modellierungsergebnisse stimmen sehr gut mit den bereits veröffentlichten Daten überein.

Formula integrale di Poisson

Il tema centrale di questa tesi è lo studio del problema di Dirichlet per il Laplaciano in R^2 usando le serie di Fourier. Il problema di Dirichlet per il Laplaciano consiste nel determinare una funzione f armonica e regolare in un dominio limitato D quando sono noti i valori che f assume sul suo bordo. Ammette una sola soluzione, ma non esistono criteri generali per ricavarla. In questa tesi si mostra come la formula integrale di Poisson, sotto determinate condizioni, risolva il problema di Dirichlet in R^2 e in R^n.

A Bootstrap Test for the Probability of Ruin in the Compound Poisson Risk Process

In this article we propose a bootstrap test for the probability of ruin in the compound Poisson risk process. We adopt the P-value approach, which leads to a more complete assessment of the underlying risk than the probability of ruin alone. We provide second-order accurate P-values for this testing problem and consider both parametric and nonparametric estimators of the individual claim amount distribution. Simulation studies show that the suggested bootstrap P-values are very accurate and outperform their analogues based on the asymptotic normal approximation.

Gauss-Seidel Estimation of Generalized Linear Mixed Models with Application to Poisson Modeling of Spatially Varying Disease Rates

Generalized linear mixed models (GLMMs) provide an elegant framework for the analysis of correlated data. Due to the non-closed form of the likelihood, GLMMs are often fit by computational procedures like penalized quasi-likelihood (PQL). Special cases of these models are generalized linear models (GLMs), which are often fit using algorithms like iterative weighted least squares (IWLS). High computational costs and memory space constraints often make it difficult to apply these iterative procedures to data sets with very large number of cases. This paper proposes a computationally efficient strategy based on the Gauss-Seidel algorithm that iteratively fits sub-models of the GLMM to subsetted versions of the data. Additional gains in efficiency are achieved for Poisson models, commonly used in disease mapping problems, because of their special collapsibility property which allows data reduction through summaries. Convergence of the proposed iterative procedure is guaranteed for canonical link functions. The strategy is applied to investigate the relationship between ischemic heart disease, socioeconomic status and age/gender category in New South Wales, Australia, based on outcome data consisting of approximately 33 million records. A simulation study demonstrates the algorithm's reliability in analyzing a data set with 12 million records for a (non-collapsible) logistic regression model.

Modeling multilevel sleep transitional data via Poisson log-linear multilevel models

This paper proposes Poisson log-linear multilevel models to investigate population variability in sleep state transition rates. We specifically propose a Bayesian Poisson regression model that is more flexible, scalable to larger studies, and easily fit than other attempts in the literature. We further use hierarchical random effects to account for pairings of individuals and repeated measures within those individuals, as comparing diseased to non-diseased subjects while minimizing bias is of epidemiologic importance. We estimate essentially non-parametric piecewise constant hazards and smooth them, and allow for time varying covariates and segment of the night comparisons. The Bayesian Poisson regression is justified through a re-derivation of a classical algebraic likelihood equivalence of Poisson regression with a log(time) offset and survival regression assuming piecewise constant hazards. This relationship allows us to synthesize two methods currently used to analyze sleep transition phenomena: stratified multi-state proportional hazards models and log-linear models with GEE for transition counts. An example data set from the Sleep Heart Health Study is analyzed.

Two dimensional Lattice Boltzmann simulation of fluid flow through an idealized micro-structure of disordered media

This technical report discusses the application of Lattice Boltzmann Method (LBM) in the fluid flow simulation through porous filter-wall of disordered media. The diesel particulate filter (DPF) is an example of disordered media. DPF is developed as a cutting edge technology to reduce harmful particulate matter in the engine exhaust. Porous filter-wall of DPF traps these soot particles in the after-treatment of the exhaust gas. To examine the phenomena inside the DPF, researchers are looking forward to use the Lattice Boltzmann Method as a promising alternative simulation tool. The lattice Boltzmann method is comparatively a newer numerical scheme and can be used to simulate fluid flow for single-component single-phase, single-component multi-phase. It is also an excellent method for modelling flow through disordered media. The current work focuses on a single-phase fluid flow simulation inside the porous micro-structure using LBM. Firstly, the theory concerning the development of LBM is discussed. LBM evolution is always related to Lattice gas Cellular Automata (LGCA), but it is also shown that this method is a special discretized form of the continuous Boltzmann equation. Since all the simulations are conducted in two-dimensions, the equations developed are in reference with D2Q9 (two-dimensional 9-velocity) model. The artificially created porous micro-structure is used in this study. The flow simulations are conducted by considering air and CO2 gas as fluids. The numerical model used in this study is explained with a flowchart and the coding steps. The numerical code is constructed in MATLAB. Different types of boundary conditions and their importance is discussed separately. Also the equations specific to boundary conditions are derived. The pressure and velocity contours over the porous domain are studied and recorded. The results are compared with the published work. The permeability values obtained in this study can be fitted to the relation proposed by Nabovati [8], and the results are in excellent agreement within porosity range of 0.4 to 0.8.