Uma formulação implícita para o método Smoothed Particle Hydrodynamics

Em uma grande gama de problemas físicos, governados por equações diferenciais, muitas vezes é de interesse obter-se soluções para o regime transiente e, portanto, deve-se empregar técnicas de integração temporal. Uma primeira possibilidade seria a de aplicar-se métodos explícitos, devido à sua simplicidade e eficiência computacional. Entretanto, esses métodos frequentemente são somente condicionalmente estáveis e estão sujeitos a severas restrições na escolha do passo no tempo. Para problemas advectivos, governados por equações hiperbólicas, esta restrição é conhecida como a condição de Courant-Friedrichs-Lewy (CFL). Quando temse a necessidade de obter soluções numéricas para grandes períodos de tempo, ou quando o custo computacional a cada passo é elevado, esta condição torna-se um empecilho. A fim de contornar esta restrição, métodos implícitos, que são geralmente incondicionalmente estáveis, são utilizados. Neste trabalho, foram aplicadas algumas formulações implícitas para a integração temporal no método Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) de modo a possibilitar o uso de maiores incrementos de tempo e uma forte estabilidade no processo de marcha temporal. Devido ao alto custo computacional exigido pela busca das partículas a cada passo no tempo, esta implementação só será viável se forem aplicados algoritmos eficientes para o tipo de estrutura matricial considerada, tais como os métodos do subespaço de Krylov. Portanto, fez-se um estudo para a escolha apropriada dos métodos que mais se adequavam a este problema, sendo os escolhidos os métodos Bi-Conjugate Gradient (BiCG), o Bi-Conjugate Gradient Stabilized (BiCGSTAB) e o Quasi-Minimal Residual (QMR). Alguns problemas testes foram utilizados a fim de validar as soluções numéricas obtidas com a versão implícita do método SPH.

Ordem pública processual: técnica de controle da regularidade do processo civil

O processo civil precisa de ordem, simplicidade e eficiência para atingir o seu escopo de prestação de uma tutela jurisdicional adequada, justa e célere. Para tanto, o ordenamento processual tem sofrido relevantes modificações com o objetivo de se adaptar às novas exigências sociais e jurídicas, em que o formalismo deve servir para proteger, e não para derrubar. Além disso, variadas técnicas processuais têm sido utilizadas para conferir mais efetividade à tutela jurisdicional, sem prejuízo da necessária segurança jurídica. Nesse contexto se insere a ordem pública processual, que embora possa ter uma interessante abordagem principiológica, atua no processo como técnica de controle da regularidade de atos e do procedimento. Por sua vez, o papel do magistrado na gestão dessa técnica se mostra fundamental para ela atinja seu objetivo, que é eliminar do processo os defeitos capazes de macular a sua integridade, bem como a legitimidade da tutela judicial. O controle adequado e tempestivo da regularidade dos atos e do procedimento é um dever do juiz e também uma garantia das partes. Dessa forma, a tese busca identificar as questões processuais passíveis de controle, de acordo com o grau de interesse público que cada uma revela, sendo certo que a lei, a doutrina e a jurisprudência servem de fonte e ainda podem modular a relevância da matéria conforme tempo e espaço em que se observam. Por sua vez, a importância da avaliação do interesse público de cada questão processual reflete no regime jurídico que será estabelecido e as consequências que se estabelecem para os eventuais defeitos com base nas particularidades do caso concreto. Ademais, identificada a irregularidade, o processo civil oferece variadas técnicas de superação, convalidação e flexibilização do vício antes de se declarar a nulidade de atos processuais ou de se inadmitir o procedimento adotado pela parte, numa forma de preservar ao máximo o processo. Já no âmbito recursal, embora haja requisitos específicos de admissibilidade, os vícios detectados em primeiro grau de jurisdição perdem força em segundo grau e perante os Tribunais Superiores, haja vista a necessidade casa vez maior de se proporcionar ao jurisdicionado a entrega da prestação jurisdicional completa, ou seja, com o exame do mérito. Registre-se, ainda, a possibilidade de controle judicial nos meios alternativos de resolução de conflitos, uma vez que também devem se submeter a certos requisitos, para que sejam chancelados e legitimados. Como se observa, a abrangência do tema da ordem pública processual faz com que o ele seja extenso e complexo, o que normalmente assusta os operadores do direito. Portanto, o intento deste estudo é não só descrever o assunto, mas também adotar uma linguagem diferenciada, proporcionando uma nova forma de abordar e sistematizar o que ainda parece ser um dogma em nosso sistema processual.

Efeitos de regimes de sobreclareamento associados a produtos clareadores caseiros sobre o conteúdo mineral e a rugosidade do esmalte dentário humano

O clareamento dental se tornou um dos tratamentos estéticos mais realizados nos consultórios odontológicos, devido à simplicidade técnica e popularização através da mídia. Consiste na utilização de géis à base de peróxido de carbamida, peróxido de hidrogénio e, em uma menor escala, de perborato de sódio, com intuito de oxidar moléculas responsáveis pela pigmentação da estrutura dentária. Apesar da grande quantidade de estudos sobre o tema, não se sabe os efeitos do uso excessivo desses agentes sobre a estrutura dentária. O objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos sobre a rugosidade superficial e conteúdo mineral do esmalte dental humano submetido a regimes de sobreclareamento associados ao uso de géis clareadores caseiros: peróxido de carbamida 10% (Opalescence PF Regular 10%, Ultradent do Brasil Produtos Odontológicos Ltda., Indaiatuba, São Paulo), peróxido de hidrogênio 9,5% (DayWhite 9,5%, Discus, LLC Culver City, EUA), bem como tiras clareadoras (Oral-B WhiteStrips, Anderson Packaging, Rockford, Estados Unidos). Quatro fragmentos de esmalte obtidos a partir de cinco dentes foram submetidos a um diferente tratamento: Grupo I - armazenamento em saliva artificial por oito semanas; Grupo 2 oito semanas de tratamento com gel de peróxido de carbamida 10% por 6 horas diárias; Grupo 3 oito semanas de tratamento com gel de peróxido de hidrogênio 9,5% com duas aplicações diárias de 30 minutos; Grupo 4 oito semanas de tratamento com tiras clareadoras duas aplicações diárias de 30 minutos. A alteração no conteúdo mineral foi avaliada semanalmente em seis pontos de cada fragmento devidamente identificados através de um sistema de coordenadas (X, Y e Z) utilizando-se a técnica de fluorescência de raios X (Artax 200). Alterações na rugosidade superficial das amostras também foram avaliadas através de um rugosímetro 3D (FormTalysurf 60, Taylor Leicester, Reino Unido). Apenas o grupo 3 apresentou diferenças estatísticas significativas com relação aos níveis de rugosidade (p<0,05), porém não consideradas como clinicamente significativos. Para os demais tratamentos e intervalos propostos, não foram encontradas diferenças estatisticamente significativas (p>0,05). Desse modo, não houve alterações compatíveis com um processo de desmineralização ou aumento real da rugosidade da superfície. Nas condições desse estudo in vitro os géis clareadores caseiros foram considerados seguros. São necessários novos estudos in situ e in vitro que analisem os efeitos de regimes de sobreclareamento quando em condições de somatório de desafios intra-orais.

Estradas e conectividade na Mata Atlântica: identificando áreas prioritárias para aplicação de medidas de mitigação

As rodovias podem representar um importante fator na fragmentação de habitat para espécies silvestres adaptadas a habitats de alta complexidade estrutural, como as florestas tropicais. As estradas reduzem a conectividade da paisagem e a capacidade da população regional em habitar todas as áreas adequadas e estes efeitos são mais significativos nas espécies que evitam a estrada, que são, muitas vezes, espécies de interior de florestas. A magnitude dos efeitos de barreira dependerá do comportamento e mobilidade destas espécies. Quando as estradas representam ralos (sink) ou barreiras para as populações, devido, respectivamente, aos atropelamentos ou à repulsa, medidas mitigadoras são indicadas para aumentar a conectividade entre as manchas de habitat separadas por essas estradas. A qualidade do habitat é um fator que deve ser considerado, mesmo com baixas frequências de atropelamentos nesses locais. O objetivo desse estudo foi propor dois métodos de seleção de áreas prioritárias para implantação de medidas mitigadoras dos efeitos das estradas sobre espécies de vertebrados florestais: Seleção Hierárquica Multivariada e Seleção Bivariada. A área de estudo foi o bioma Mata Atlântica, sendo recortado em paisagens hexagonais em três escalas diferentes (10.000, 1.000 e 100 km), usando a extensão Repeating Shapes no programa ArcGIS 9.3. Em cada hexágono foram calculados: área de floresta e de Unidade de Conservação, densidade de estradas e de hidrografia. Apenas os hexágonos cobertos por no mínimo 45% pela Mata Atlântica, com mais de 50% de cobertura florestal e mais de 1% de Unidades de Conservação foram incluídos nas análises. Após esta seleção, no método Seleção Hierárquica Multivariada, foi feita uma análise de componentes principais (PCA) com as quatro variáveis medidas, para cada escala separadamente. Os hexágonos foram então ordenados segundo o posicionamento deles no 1 Eixo da PCA de forma hierárquica e da maior para menor escala de hexágonos. Para área de estudo o método de Seleção Bivariada foi construído um gráfico de pontos, para cada escala de hexágono, com as variáveis cobertura florestal e rios. Foram selecionados os hexágonos que estavam localizados no quadrante do gráfico que representasse maior densidade de rios e maior porcentagem de cobertura florestal. Posteriormente foi feita uma simulação para avaliar se os métodos eram capazes de recuperar escores tão alto quanto a ordenação seguindo apenas o posicionamento dos hexágonos no Eixo 1 da PCA, sem uma análise hierárquica. O método de Seleção Hierárquica Multivariada foi mais eficiente para escolha de áreas prioritárias do que a Seleção Bivariada tanto para a escala intermediária (1.000 km) quanto para a menor escala (100 km). Os cinco hexágonos de 100 km mais prioritários estão localizados em São Paulo e Paraná, abrangendo quatro UCs (PARES de Jacupiranga, APA de Guaraqueçaba, APA Cananéia- Jacuípe e PARES da Ilha do Cardoso). Devido à simplicidade e fácil aplicabilidade do método, acredita-se que este pode ser uma opção interessante para escolha de áreas prioritárias para implantação de medidas mitigadoras dos efeitos de estradas

Diretrizes para o planejamento de experimentos em jogos educacionais voltados para o ensino de Engenharia de Software

Jogos educacionais constituem em uma importante ferramenta de ensino na área de Engenharia de Software, onde, muitas vezes, os alunos não passam por nenhum mecanismo de treinamento prático. Um jogo educacional de qualidade tem que ter objetivos educacionais bem definidos, motivar os alunos e efetivar a aprendizagem dos conteúdos. A aplicação de jogos no Ensino de Engenharia de Software deve ser realizada de forma sistemática e controlada com base em avaliação. A técnica Estatística de Experimentação permite a medição e a análise das variáveis envolvidas no processo de aplicação de jogos para que estes possam ser aplicados com qualidade. Para definir melhor os experimentos no uso de jogos para o ensino de Engenharia de Software, este trabalho propõe diretrizes para o planejamento de experimentos em jogos educacionais, de forma que permita verificar a influência e a significância da utilização desses jogos no ensino e aprendizado dos conceitos de Engenharia de Software. Um experimento com o SimulES-W foi realizado seguindo essas diretrizes, onde foi possível ser demonstrada sua aplicabilidade e simplicidade em sua definição. A experiência de uso do SimulES-W mostra que aprender com jogos de computador é divertido, interativo e que, apesar dos resultados obtidos não serem significativos estatisticamente, de certa forma contribui para o ensino da Engenharia de Software, não sendo necessariamente um conhecimento prévio do conteúdo.

Um sistema de classificação de risco para serviços hospitalares de urgências e emergências pediátricas: CLARIPED.

Esta pesquisa refere-se ao desenvolvimento de um novo sistema triagem ou classificação de risco para os serviços de urgências e emergências pediátricas e ao estudo de validade e confiabilidade deste instrumento. O primeiro tópico trata de conceitos e fundamentos relacionados à triagem e evidencia a complexidade do tema em vários aspectos. O segundo tópico apresenta as justificativas para o desenvolvimento de um novo sistema de classificação de risco para o contexto de saúde brasileiro, diante das inadequações de se adotar sistemas idealizados em países com desenvolvimento econômico, social e cultural diversos. O terceiro tópico apresenta os objetivos da pesquisa: rever o estado da arte em relação à validade e confiabilidade de sistemas de triagem em crianças, descrever o desenvolvimento de um sistema brasileiro de classificação de risco para urgências e emergências pediátricas e estudar a validade e confiabilidade do novo instrumento. O quarto tópico é uma revisão sistemática da literatura sobre a validade e confiabilidade dos sistemas de triagem utilizados na população pediátrica. Localizaram-se estudos sobre sete sistemas de triagem desenvolvidos no Canadá, Reino Unido, EUA, Austrália, Escandinávia e África do Sul. Constatou-se a dificuldade de se comparar o desempenho de diferentes instrumentos, devido à heterogeneidade dos desfechos, das populações e dos contextos de saúde estudados. O quinto tópico descreve o processo de desenvolvimento de um instrumento brasileiro de classificação de risco em pediatria, CLARIPED, a partir do consenso entre especialistas e pré-testes. Justificou-se a escolha da Escala Sul Africana de Triagem como referência, pela sua simplicidade e objetividade e pela semelhança socioeconômica e demográfica entre os dois países. Introduziram-se várias modificações, mantendo-se a mesma logística do processo de triagem em duas etapas: aferição de parâmetros fisiológicos e verificação da presença de discriminadores de urgência. O sexto tópico se refere ao estudo prospectivo de validade e confiabilidade do CLARIPED no setor de emergência pediátrica de um hospital terciário brasileiro, no período de abril a julho de 2013. Uma boa validade de construto convergente foi confirmada pela associação entre os níveis de urgência atribuídos pelo CLARIPED e os desfechos evolutivos utilizados como proxies de urgência (utilização de recursos, hospitalização, admissão na sala de observação e tempo de permanência no setor de emergência). A comparação entre o CLARIPED e o padrão de referência mostrou boa sensibilidade de 0,89 (IC95%=0,78-0,95) e especificidade de 0,98 (IC95%=0,97-0,99) para diagnosticar elevada urgência. A confiabilidade interobservadores, resultou num kappa ponderado quadrático substancial de 0,75 (IC95%: 0,74-0,79). O sétimo e último tópico tece considerações finais sobre dois aspectos: a insuficiência de evidências científicas sobre os sistemas de triagem na população pediátrica e a oportunidade e relevância de se desenvolver um sistema brasileiro de classificação de risco para urgências e emergências pediátricas, válido e confiável, com possibilidades de adoção em âmbito nacional.

Paintable band-edge liquid crystal lasers.

In this paper we demonstrate photonic band-edge laser emission from emulsion-based polymer dispersed liquid crystals. The lasing medium consists of dye-doped chiral nematic droplets dispersed within a polymer matrix that spontaneously align as the film dries. Such lasers can be easily formed on single substrates with no alignment layers. The system combines the self-organizing periodic structure of chiral nematic liquid crystals with the simplicity of the emulsion procedure so as to produce a material that retains the emission characteristics of band-edge lasers yet can be readily coated. Sequential and stacked layers demonstrate the possibility of achieving simultaneous multi-wavelength laser output from glass, metallic, and flexible substrates.

Modeling of MOS-side carrier injection in trench-gate IGBTs

A compact trench-gate IGBT model that captures MOS-side carrier injection is developed. The model retains the simplicity of a one-dimensional solution to the ambipolar diffusion equation, but at the same time captures MOS-side carrier injection and its effects on steady-state carrier distribution in the drift region and on switching waveforms. © 2007 IEEE.

Losses in self-oscillating ballasts for electrode-type compact fluorescent lamps

Commercially available integrated compact fluorescent lamps (CFLs) use self-resonant ballasts on grounds of simplicity and cost. To understand how to improve ballast efficiency, it is necessary to quantify the losses. The losses occurring in these ballasts have been directly measured using a precision mini-calorimeter. In addition, a Pspice model has been used to simulate the performance of an 18 W integrated CFL. The lamp has been represented by a behavioural model and Jiles-Atherton equations were used to model the current transformer core. The total loss is in close agreement with measurements from the mini-calorimeter, confirming the accuracy of the model. The total loss was then disaggregated into component losses by simulation, showing that the output inductor is the primary source of loss, followed by the inverter switches. © 2011 The Institution of Engineering and Technology.

Near-complete transuranic waste incineration in a thorium fuelled pressurised water reactor

The production of long-lived transuranic (TRU) waste is a major disadvantage of fission-based nuclear power. Incineration, and virtual elimination, of waste stockpiles is possible in a thorium (Th) fuelled critical or subcritical fast reactor. Fuel cycles producing a net decrease in TRUs are possible in conventional pressurised water reactors (PWRs). However, minor actinides (MAs) have a detrimental effect on reactivity and stability, ultimately limiting the quality and quantity of waste that can be incinerated. In this paper, we propose using a thorium-retained-actinides fuel cycle in PWRs, where the reactor is fuelled with a mixture of thorium and TRU waste, and after discharge all actinides are reprocessed and returned to the reactor. To investigate the feasibility and performance of this fuel cycle an assembly-level analysis for a one-batch reloading strategy was completed over 125 years of operation using WIMS 9. This one-batch analysis was performed for simplicity, but allowed an indicative assessment of the performance of a four-batch fuel management strategy. The build-up of 233U in the reactor allowed continued reactive and stable operation, until all significant actinide populations had reached pseudo-equilibrium in the reactor. It was therefore possible to achieve near-complete transuranic waste incineration, even for fuels with significant MA content. The average incineration rate was initially around 330 kg per GW th year and tended towards 250 kg per GW th year over several decades: a performance comparable to that achieved in a fast reactor. Using multiple batch fuel management, competitive or improved end-of-cycle burn-up appears achievable. The void coefficient (VC), moderator temperature coefficient (MTC) and Doppler coefficient remained negative. The quantity of soluble boron required for a fixed fuel cycle length was comparable to that for enriched uranium fuel, and acceptable amounts can be added without causing a positive VC or MTC. This analysis is limited by the consideration of a single fuel assembly, and it will be necessary to perform a full core coupled neutronic-thermal-hydraulic analysis to determine if the design in its current form is feasible. In particular, the potential for positive VCs if the core is highly or locally voided is a cause for concern. However, these results provide a compelling case for further work on concept feasibility and fuel management, which is in progress. © 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.

An investigation of the kinetics of CO2 uptake by a synthetic calcium based sorbent

This study examines the kinetics of carbonation by CO2 at temperatures of ca. 750 °C of a synthetic sorbent composed of 15 wt% mayenite (Ca12Al14O33) and CaO, designated HA-85-850, and draws comparisons with the carbonation of a calcined limestone. In-situ XRD has verified the inertness of mayenite, which neither interacts with the active CaO nor does it significantly alter the CaO carbonation–calcination equilibrium. An overlapping grain model was developed to predict the rate and extent of carbonation of HA-85-850 and limestone. In the model, the initial microstructure of the sorbent was defined by a discretised grain size distribution, assuming spherical grains. The initial input to the model – the size distribution of grains – was a fitted parameter, which was in good agreement with measurements made with mercury porosimetry and by the analysis of SEM images of sectioned particles. It was found that the randomly overlapping spherical grain assumption offered great simplicity to the model, despite its approximation to the actual porous structure within a particle. The model was able to predict the performance of the materials well and, particularly, was able to account for changes in rate and extent of reaction as the structure evolved after various numbers of cycles of calcination and carbonation.

Modal liquid crystal devices in optical tweezing: 3D control and oscillating potential wells

We investigate the use of liquid crystal (LC) adaptive optics elements to provide full 3 dimensional particle control in an optical tweezer. These devices are suitable for single controllable traps, and so are less versatile than many of the competing technologies which can be used to control multiple particles. However, they have the advantages of simplicity and light efficiency. Furthermore, compared to binary holographic optical traps they have increased positional accuracy. The transmissive LC devices could be retro-fitted to an existing microscope system. An adaptive modal LC lens is used to vary the z-focal position over a range of up to 100 μm and an adaptive LC beam-steering device is used to deflect the beam (and trapped particle) in the x-y plane within an available radius of 10 μm. Furthermore, by modifying the polarisation of the incident light, these LC components also offer the opportunity for the creation of dual optical traps of controllable depth and separation. © 2006 Optical Society of America.

Optical tweezing beam control using liquid crystal adaptive optical elements

Liquid crystal (LC) adaptive optical elements are described, which provide an alternative to existing micropositioning technologies in optical tweezing. A full description of this work is given in [1]. An adaptive LC prism supplies tip/tilt to the phase profile of the trapping beam, giving rise to an available steering radius within the x-y plane of 10 μm. Additionally, a modally addressed adaptive LC lens provides defocus, offering a z-focal range for the trapping site of 100 μm. The result is full three-dimensional positional control of trapped particle(s) using a simple and wholly electronic control system. Compared to competing technologies, these devices provide a lower degree of controllability, but have the advantage of simplicity, cost and light efficiency. Furthermore, due to their birefringence, LC elements offer the opportunity of the creation of dual optical traps with controllable depth and separation.

An investigation of the kinetics of CO 2 uptake by a synthetic calcium based sorbent

This study examines the kinetics of carbonation by CO 2 at temperatures of ca. 750°C of a synthetic sorbent composed of 15wt% mayenite (Ca 12Al 14O 33) and CaO, designated HA-85-850, and draws comparisons with the carbonation of a calcined limestone. In-situ XRD has verified the inertness of mayenite, which neither interacts with the active CaO nor does it significantly alter the CaO carbonation-calcination equilibrium. An overlapping grain model was developed to predict the rate and extent of carbonation of HA-85-850 and limestone. In the model, the initial microstructure of the sorbent was defined by a discretised grain size distribution, assuming spherical grains. The initial input to the model - the size distribution of grains - was a fitted parameter, which was in good agreement with measurements made with mercury porosimetry and by the analysis of SEM images of sectioned particles. It was found that the randomly overlapping spherical grain assumption offered great simplicity to the model, despite its approximation to the actual porous structure within a particle. The model was able to predict the performance of the materials well and, particularly, was able to account for changes in rate and extent of reaction as the structure evolved after various numbers of cycles of calcination and carbonation. © 2011 Elsevier Ltd.

Algorithm-based continuous pulse duration tuning and performance control of a mode-locked laser diode.

A control algorithm is presented that addresses the stability issues inherent to the operation of monolithic mode-locked laser diodes. It enables a continuous pulse duration tuning without any onset of Q-switching instabilities. A demonstration of the algorithm performance is presented for two radically different laser diode geometries and continuous pulse duration tuning between 0.5 ps to 2.2 ps and 1.2 ps to 10.2 ps is achieved. With practical applications in mind, this algorithm also facilitates control over performance parameters such as output power and wavelength during pulse duration tuning. The developed algorithm enables the user to harness the operational flexibility from such a laser with 'push-button' simplicity.