973 resultados para Boundary value problems.
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In this paper the two main drawbacks of the heat balance integral methods are examined. Firstly we investigate the choice of approximating function. For a standard polynomial form it is shown that combining the Heat Balance and Refined Integral methods to determine the power of the highest order term will either lead to the same, or more often, greatly improved accuracy on standard methods. Secondly we examine thermal problems with a time-dependent boundary condition. In doing so we develop a logarithmic approximating function. This new function allows us to model moving peaks in the temperature profile, a feature that previous heat balance methods cannot capture. If the boundary temperature varies so that at some time t & 0 it equals the far-field temperature, then standard methods predict that the temperature is everywhere at this constant value. The new method predicts the correct behaviour. It is also shown that this function provides even more accurate results, when coupled with the new CIM, than the polynomial profile. Analysis primarily focuses on a specified constant boundary temperature and is then extended to constant flux, Newton cooling and time dependent boundary conditions.
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In this work, a new boundary element formulation for the analysis of plate-beam interaction is presented. This formulation uses a three nodal value boundary elements and each beam element is replaced by its actions on the plate, i.e., a distributed load and end of element forces. From the solution of the differential equation of a beam with linearly distributed load the plate-beam interaction tractions can be written as a function of the nodal values of the beam. With this transformation a final system of equation in the nodal values of displacements of plate boundary and beam nodes is obtained and from it, all unknowns of the plate-beam system are obtained. Many examples are analyzed and the results show an excellent agreement with those from the analytical solution and other numerical methods. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.
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In this paper a new boundary element method formulation for elastoplastic analysis of plates with geometrical nonlinearities is presented. The von Mises criterion with linear isotropic hardening is considered to evaluate the plastic zone. Large deflections are assumed but within the context of small strain. To derive the boundary integral equations the von Karman`s hypothesis is taken into account. An initial stress field is applied to correct the true stresses according to the adopted criterion. Isoparametric linear elements are used to approximate the boundary unknown values while triangular internal cells with linear shape function are adopted to evaluate the domain value influences. The nonlinear system of equations is solved by using an implicit scheme together with the consistent tangent operator derived along the paper. Numerical examples are presented to demonstrate the accuracy and the validity of the proposed formulation.
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P-representation techniques, which have been very successful in quantum optics and in other fields, are also useful for general bosonic quantum-dynamical many-body calculations such as Bose-Einstein condensation. We introduce a representation called the gauge P representation, which greatly widens the range of tractable problems. Our treatment results in an infinite set of possible time evolution equations, depending on arbitrary gauge functions that can be optimized for a given quantum system. In some cases, previous methods can give erroneous results, due to the usual assumption of vanishing boundary conditions being invalid for those particular systems. Solutions are given to this boundary-term problem for all the cases where it is known to occur: two-photon absorption and the single-mode laser. We also provide some brief guidelines on how to apply the stochastic gauge method to other systems in general, quantify the freedom of choice in the resulting equations, and make a comparison to related recent developments.
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The paper develops a stability theory for the optimal value and the optimal set mapping of optimization problems posed in a Banach space. The problems considered in this paper have an arbitrary number of inequality constraints involving lower semicontinuous (not necessarily convex) functions and one closed abstract constraint set. The considered perturbations lead to problems of the same type as the nominal one (with the same space of variables and the same number of constraints), where the abstract constraint set can also be perturbed. The spaces of functions involved in the problems (objective and constraints) are equipped with the metric of the uniform convergence on the bounded sets, meanwhile in the space of closed sets we consider, coherently, the Attouch-Wets topology. The paper examines, in a unified way, the lower and upper semicontinuity of the optimal value function, and the closedness, lower and upper semicontinuity (in the sense of Berge) of the optimal set mapping. This paper can be seen as a second part of the stability theory presented in [17], where we studied the stability of the feasible set mapping (completed here with the analysis of the Lipschitz-like property).
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The paper develops a method to solve higher-dimensional stochasticcontrol problems in continuous time. A finite difference typeapproximation scheme is used on a coarse grid of low discrepancypoints, while the value function at intermediate points is obtainedby regression. The stability properties of the method are discussed,and applications are given to test problems of up to 10 dimensions.Accurate solutions to these problems can be obtained on a personalcomputer.
Conventional and Reciprocal Approaches to the Forward and Inverse Problems of Electroencephalography
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Le problème inverse en électroencéphalographie (EEG) est la localisation de sources de courant dans le cerveau utilisant les potentiels de surface sur le cuir chevelu générés par ces sources. Une solution inverse implique typiquement de multiples calculs de potentiels de surface sur le cuir chevelu, soit le problème direct en EEG. Pour résoudre le problème direct, des modèles sont requis à la fois pour la configuration de source sous-jacente, soit le modèle de source, et pour les tissues environnants, soit le modèle de la tête. Cette thèse traite deux approches bien distinctes pour la résolution du problème direct et inverse en EEG en utilisant la méthode des éléments de frontières (BEM): l’approche conventionnelle et l’approche réciproque. L’approche conventionnelle pour le problème direct comporte le calcul des potentiels de surface en partant de sources de courant dipolaires. D’un autre côté, l’approche réciproque détermine d’abord le champ électrique aux sites des sources dipolaires quand les électrodes de surfaces sont utilisées pour injecter et retirer un courant unitaire. Le produit scalaire de ce champ électrique avec les sources dipolaires donne ensuite les potentiels de surface. L’approche réciproque promet un nombre d’avantages par rapport à l’approche conventionnelle dont la possibilité d’augmenter la précision des potentiels de surface et de réduire les exigences informatiques pour les solutions inverses. Dans cette thèse, les équations BEM pour les approches conventionnelle et réciproque sont développées en utilisant une formulation courante, la méthode des résidus pondérés. La réalisation numérique des deux approches pour le problème direct est décrite pour un seul modèle de source dipolaire. Un modèle de tête de trois sphères concentriques pour lequel des solutions analytiques sont disponibles est utilisé. Les potentiels de surfaces sont calculés aux centroïdes ou aux sommets des éléments de discrétisation BEM utilisés. La performance des approches conventionnelle et réciproque pour le problème direct est évaluée pour des dipôles radiaux et tangentiels d’excentricité variable et deux valeurs très différentes pour la conductivité du crâne. On détermine ensuite si les avantages potentiels de l’approche réciproquesuggérés par les simulations du problème direct peuvent êtres exploités pour donner des solutions inverses plus précises. Des solutions inverses à un seul dipôle sont obtenues en utilisant la minimisation par méthode du simplexe pour à la fois l’approche conventionnelle et réciproque, chacun avec des versions aux centroïdes et aux sommets. Encore une fois, les simulations numériques sont effectuées sur un modèle à trois sphères concentriques pour des dipôles radiaux et tangentiels d’excentricité variable. La précision des solutions inverses des deux approches est comparée pour les deux conductivités différentes du crâne, et leurs sensibilités relatives aux erreurs de conductivité du crâne et au bruit sont évaluées. Tandis que l’approche conventionnelle aux sommets donne les solutions directes les plus précises pour une conductivité du crâne supposément plus réaliste, les deux approches, conventionnelle et réciproque, produisent de grandes erreurs dans les potentiels du cuir chevelu pour des dipôles très excentriques. Les approches réciproques produisent le moins de variations en précision des solutions directes pour différentes valeurs de conductivité du crâne. En termes de solutions inverses pour un seul dipôle, les approches conventionnelle et réciproque sont de précision semblable. Les erreurs de localisation sont petites, même pour des dipôles très excentriques qui produisent des grandes erreurs dans les potentiels du cuir chevelu, à cause de la nature non linéaire des solutions inverses pour un dipôle. Les deux approches se sont démontrées également robustes aux erreurs de conductivité du crâne quand du bruit est présent. Finalement, un modèle plus réaliste de la tête est obtenu en utilisant des images par resonace magnétique (IRM) à partir desquelles les surfaces du cuir chevelu, du crâne et du cerveau/liquide céphalorachidien (LCR) sont extraites. Les deux approches sont validées sur ce type de modèle en utilisant des véritables potentiels évoqués somatosensoriels enregistrés à la suite de stimulation du nerf médian chez des sujets sains. La précision des solutions inverses pour les approches conventionnelle et réciproque et leurs variantes, en les comparant à des sites anatomiques connus sur IRM, est encore une fois évaluée pour les deux conductivités différentes du crâne. Leurs avantages et inconvénients incluant leurs exigences informatiques sont également évalués. Encore une fois, les approches conventionnelle et réciproque produisent des petites erreurs de position dipolaire. En effet, les erreurs de position pour des solutions inverses à un seul dipôle sont robustes de manière inhérente au manque de précision dans les solutions directes, mais dépendent de l’activité superposée d’autres sources neurales. Contrairement aux attentes, les approches réciproques n’améliorent pas la précision des positions dipolaires comparativement aux approches conventionnelles. Cependant, des exigences informatiques réduites en temps et en espace sont les avantages principaux des approches réciproques. Ce type de localisation est potentiellement utile dans la planification d’interventions neurochirurgicales, par exemple, chez des patients souffrant d’épilepsie focale réfractaire qui ont souvent déjà fait un EEG et IRM.
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We deal with the numerical solution of heat conduction problems featuring steep gradients. In order to solve the associated partial differential equation a finite volume technique is used and unstructured grids are employed. A discrete maximum principle for triangulations of a Delaunay type is developed. To capture thin boundary layers incorporating steep gradients an anisotropic mesh adaptation technique is implemented. Computational tests are performed for an academic problem where the exact solution is known as well as for a real world problem of a computer simulation of the thermoregulation of premature infants.
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Resumen basado en el de la publicación
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We consider the imposition of Dirichlet boundary conditions in the finite element modelling of moving boundary problems in one and two dimensions for which the total mass is prescribed. A modification of the standard linear finite element test space allows the boundary conditions to be imposed strongly whilst simultaneously conserving a discrete mass. The validity of the technique is assessed for a specific moving mesh finite element method, although the approach is more general. Numerical comparisons are carried out for mass-conserving solutions of the porous medium equation with Dirichlet boundary conditions and for a moving boundary problem with a source term and time-varying mass.
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We study weak solutions for a class of free-boundary problems which includes as a special case the classical problem of travelling gravity waves on water of finite depth. We show that such problems are equivalent to problems in fixed domains and study the regularity of their solutions. We also prove that in very general situations the free boundary is necessarily the graph of a function.
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In this paper, we study the behavior of the solutions of nonlinear parabolic problems posed in a domain that degenerates into a line segment (thin domain) which has an oscillating boundary. We combine methods from linear homogenization theory for reticulated structures and from the theory on nonlinear dynamics of dissipative systems to obtain the limit problem for the elliptic and parabolic problems and analyze the convergence properties of the solutions and attractors of the evolutionary equations. (C) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.
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The ever-increasing robustness and reliability of flow-simulation methods have consolidated CFD as a major tool in virtually all branches of fluid mechanics. Traditionally, those methods have played a crucial role in the analysis of flow physics. In more recent years, though, the subject has broadened considerably, with the development of optimization and inverse design applications. Since then, the search for efficient ways to evaluate flow-sensitivity gradients has received the attention of numerous researchers. In this scenario, the adjoint method has emerged as, quite possibly, the most powerful tool for the job, which heightens the need for a clear understanding of its conceptual basis. Yet, some of its underlying aspects are still subject to debate in the literature, despite all the research that has been carried out on the method. Such is the case with the adjoint boundary and internal conditions, in particular. The present work aims to shed more light on that topic, with emphasis on the need for an internal shock condition. By following the path of previous authors, the quasi-1D Euler problem is used as a vehicle to explore those concepts. The results clearly indicate that the behavior of the adjoint solution through a shock wave ultimately depends upon the nature of the objective functional.
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Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)