Latent Stick-Breaking Processes.

We develop a model for stochastic processes with random marginal distributions. Our model relies on a stick-breaking construction for the marginal distribution of the process, and introduces dependence across locations by using a latent Gaussian copula model as the mechanism for selecting the atoms. The resulting latent stick-breaking process (LaSBP) induces a random partition of the index space, with points closer in space having a higher probability of being in the same cluster. We develop an efficient and straightforward Markov chain Monte Carlo (MCMC) algorithm for computation and discuss applications in financial econometrics and ecology. This article has supplementary material online.

A theory of hypoellipticity and unique ergodicity for semilinear stochastic PDEs

We present a theory of hypoellipticity and unique ergodicity for semilinear parabolic stochastic PDEs with "polynomial" nonlinearities and additive noise, considered as abstract evolution equations in some Hilbert space. It is shown that if Hörmander's bracket condition holds at every point of this Hilbert space, then a lower bound on the Malliavin covariance operatorμt can be obtained. Informally, this bound can be read as "Fix any finite-dimensional projection on a subspace of sufficiently regular functions. Then the eigenfunctions of μt with small eigenvalues have only a very small component in the image of Π." We also show how to use a priori bounds on the solutions to the equation to obtain good control on the dependency of the bounds on the Malliavin matrix on the initial condition. These bounds are sufficient in many cases to obtain the asymptotic strong Feller property introduced in [HM06]. One of the main novel technical tools is an almost sure bound from below on the size of "Wiener polynomials," where the coefficients are possibly non-adapted stochastic processes satisfying a Lips chitz condition. By exploiting the polynomial structure of the equations, this result can be used to replace Norris' lemma, which is unavailable in the present context. We conclude by showing that the two-dimensional stochastic Navier-Stokes equations and a large class of reaction-diffusion equations fit the framework of our theory.

Role of DNA binding sites and slow unbinding kinetics in titration-based oscillators.

Genetic oscillators, such as circadian clocks, are constantly perturbed by molecular noise arising from the small number of molecules involved in gene regulation. One of the strongest sources of stochasticity is the binary noise that arises from the binding of a regulatory protein to a promoter in the chromosomal DNA. In this study, we focus on two minimal oscillators based on activator titration and repressor titration to understand the key parameters that are important for oscillations and for overcoming binary noise. We show that the rate of unbinding from the DNA, despite traditionally being considered a fast parameter, needs to be slow to broaden the space of oscillatory solutions. The addition of multiple, independent DNA binding sites further expands the oscillatory parameter space for the repressor-titration oscillator and lengthens the period of both oscillators. This effect is a combination of increased effective delay of the unbinding kinetics due to multiple binding sites and increased promoter ultrasensitivity that is specific for repression. We then use stochastic simulation to show that multiple binding sites increase the coherence of oscillations by mitigating the binary noise. Slow values of DNA unbinding rate are also effective in alleviating molecular noise due to the increased distance from the bifurcation point. Our work demonstrates how the number of DNA binding sites and slow unbinding kinetics, which are often omitted in biophysical models of gene circuits, can have a significant impact on the temporal and stochastic dynamics of genetic oscillators.

Modelling of industrial multi-physics processes—a key role for computational mechanics.

In the analysis of industrial processes, there is an increasing emphasis on systems governed by interacting continuum phenomena. Mathematical models of such multi-physics processes can only be achieved for practical simulations through computational solution procedures—computational mechanics. Examples of such multi-physics systems in the context of metals processing are used to explore some of the key issues. Finite-volume methods on unstructured meshes are proposed as a means to achieve efficient rapid solutions to such systems. Issues associated with the software design, the exploitation of high performance computers, and the concept of the virtual computational-mechanics modelling laboratory are also addressed in this context.

AASK - Aircraft accident statistics and knowledge: A database of human experience in evacuation, derived from aviation accident reports

Computer based mathematical models describing the aircraft evacuation process have a vital role to play in aviation safety. However such models have a heavy dependency on real evacuation data in order to (a) identify the key processes and factors associated with evacuation, (b) quantify variables and parameters associated with the identified factors/processes and finally (c) validate the models. The Fire Safety Engineering Group of the University of Greenwich is undertaking a large data extraction exercise from three major data sources in order to address these issues. This paper describes the extraction and application of data from one of these sources - aviation accident reports. To aid in the storage and analysis of the raw data, a computer database known as AASK (aircraft accident statistics and knowledge) is under development. AASK is being developed to store human observational and anecdotal data contained in accident reports and interview transcripts. AASK comprises four component sub-databases. These consist of the ACCIDENT (crash details), FLIGHT ATTENDANT (observations and actions of the flight attendants), FATALS (details concerning passenger fatalities) and PAX (observations and accounts from individual passengers) databases. AASK currently contains information from 25 survivable aviation accidents covering the period 4 April 1977 to 6 August 1995, involving some 2415 passengers, 2210 survivors, 205 fatalities and accounts from 669 people. In addition to aiding the development of aircraft evacuation models, AASK is also being used to challenge some of the myths which proliferate in the aviation safety industry such as, passenger exit selection during evacuation, nature and frequency of seat jumping, speed of passenger response and group dynamics. AASK can also be used to aid in the development of a more comprehensive approach to conducting post accident interviews, and will eventually be used to store the data directly.

Modelling air quality in street canyons: a review

High pollution levels have been often observed in urban street canyons due to the increased traffic emissions and reduced natural ventilation. Microscale dispersion models with different levels of complexity may be used to assess urban air qualityand support decision-making for pollution control strategies and traffic planning. Mathematical models calculate pollutant concentrations by solving either analytically a simplified set of parametric equations or numerically a set of differential equations that describe in detail wind flow and pollutant dispersion. Street canyon models, which might also include simplified photochemistry and particle deposition–resuspension algorithms, are often nested within larger-scale urban dispersion codes. Reduced-scale physical models in wind tunnels may also be used for investigating atmospheric processes within urban canyons and validating mathematical models. A range of monitoring techniques is used to measure pollutant concentrations in urban streets. Point measurement methods (continuous monitoring, passive and active pre-concentration sampling, grab sampling) are available for gaseous pollutants. A number of sampling techniques (mainlybased on filtration and impaction) can be used to obtain mass concentration, size distribution and chemical composition of particles. A combination of different sampling/monitoring techniques is often adopted in experimental studies. Relativelysimple mathematical models have usually been used in association with field measurements to obtain and interpret time series of pollutant concentrations at a limited number of receptor locations in street canyons. On the other hand, advanced numerical codes have often been applied in combination with wind tunnel and/or field data to simulate small-scale dispersion within the urban canopy.

Numerical solutions of certain nonlinear models in European options on a distributed computing environment

Financial modelling in the area of option pricing involves the understanding of the correlations between asset and movements of buy/sell in order to reduce risk in investment. Such activities depend on financial analysis tools being available to the trader with which he can make rapid and systematic evaluation of buy/sell contracts. In turn, analysis tools rely on fast numerical algorithms for the solution of financial mathematical models. There are many different financial activities apart from shares buy/sell activities. The main aim of this chapter is to discuss a distributed algorithm for the numerical solution of a European option. Both linear and non-linear cases are considered. The algorithm is based on the concept of the Laplace transform and its numerical inverse. The scalability of the algorithm is examined. Numerical tests are used to demonstrate the effectiveness of the algorithm for financial analysis. Time dependent functions for volatility and interest rates are also discussed. Applications of the algorithm to non-linear Black-Scholes equation where the volatility and the interest rate are functions of the option value are included. Some qualitative results of the convergence behaviour of the algorithm is examined. This chapter also examines the various computational issues of the Laplace transformation method in terms of distributed computing. The idea of using a two-level temporal mesh in order to achieve distributed computation along the temporal axis is introduced. Finally, the chapter ends with some conclusions.

Applications of statistical models in proportioning medium strength self-compacting concrete

Self-compacting concrete (SCC) is generally designed with a relatively higher content of finer, which includes cement, and dosage of superplasticizer than the conventional concrete. The design of the current SCC leads to high compressive strength, which is already used in special applications, where the high cost of materials can be tolerated. Using SCC, which eliminates the need for vibration, leads to increased speed of casting and thus reduces labour requirement, energy consumption, construction time, and cost of equipment. In order to obtain and gain maximum benefit from SCC it has to be used for wider applications. The cost of materials will be decreased by reducing the cement content and using a minimum amount of admixtures. This paper reviews statistical models obtained from a factorial design which was carried out to determine the influence of four key parameters on filling ability, passing ability, segregation and compressive strength. These parameters are important for the successful development of medium strength self-compacting concrete (MS-SCC). The parameters considered in the study were the contents of cement and pulverised fuel ash (PFA), water-to-powder ratio (W/P), and dosage of superplasticizer (SP). The responses of the derived statistical models are slump flow, fluidity loss, rheological parameters, Orimet time, V-funnel time, L-box, JRing combined to Orimet, JRing combined to cone, fresh segregation, and compressive strength at 7, 28 and 90 days. The models are valid for mixes made with 0.38 to 0.72 W/P ratio, 60 to 216 kg/m3 of cement content, 183 to 317 kg/m3 of PFA and 0 to 1% of SP, by mass of powder. The utility of such models to optimize concrete mixes to achieve good balance between filling ability, passing ability, segregation, compressive strength, and cost is discussed. Examples highlighting the usefulness of the models are presented using isoresponse surfaces to demonstrate single and coupled effects of mix parameters on slump flow, loss of fluidity, flow resistance, segregation, JRing combined to Orimet, and compressive strength at 7 and 28 days. Cost analysis is carried out to show trade-offs between cost of materials and specified consistency levels and compressive strength at 7 and 28 days that can be used to identify economic mixes. The paper establishes the usefulness of the mathematical models as a tool to facilitate the test protocol required to optimise medium strength SCC.

Compositional Divergence and Convergence in Local Communities and Spatially Structured Landscapes

Community structure depends on both deterministic and stochastic processes. However, patterns of community dissimilarity (e.g. difference in species composition) are difficult to interpret in terms of the relative roles of these processes. Local communities can be more dissimilar (divergence) than, less dissimilar (convergence) than, or as dissimilar as a hypothetical control based on either null or neutral models. However, several mechanisms may result in the same pattern, or act concurrently to generate a pattern, and much research has recently been focusing on unravelling these mechanisms and their relative contributions. Using a simulation approach, we addressed the effect of a complex but realistic spatial structure in the distribution of the niche axis and we analysed patterns of species co-occurrence and beta diversity as measured by dissimilarity indices (e.g. Jaccard index) using either expectations under a null model or neutral dynamics (i.e., based on switching off the niche effect). The strength of niche processes, dispersal, and environmental noise strongly interacted so that niche-driven dynamics may result in local communities that either diverge or converge depending on the combination of these factors. Thus, a fundamental result is that, in real systems, interacting processes of community assembly can be disentangled only by measuring traits such as niche breadth and dispersal. The ability to detect the signal of the niche was also dependent on the spatial resolution of the sampling strategy, which must account for the multiple scale spatial patterns in the niche axis. Notably, some of the patterns we observed correspond to patterns of community dissimilarities previously observed in the field and suggest mechanistic explanations for them or the data required to solve them. Our framework offers a synthesis of the patterns of community dissimilarity produced by the interaction of deterministic and stochastic determinants of community assembly in a spatially explicit and complex context.

Optimisation of Kinetic Parameters for an After-treatment Catalyst

Mathematical modelling has become an essential tool in the design of modern catalytic systems. Emissions legislation is becoming increasingly stringent, and so mathematical models of aftertreatment systems must become more accurate in order to provide confidence that a catalyst will convert pollutants over the required range of conditions. 
Automotive catalytic converter models contain several sub-models that represent processes such as mass and heat transfer, and the rates at which the reactions proceed on the surface of the precious metal. Of these sub-models, the prediction of the surface reaction rates is by far the most challenging due to the complexity of the reaction system and the large number of gas species involved. The reaction rate sub-model uses global reaction kinetics to describe the surface reaction rate of the gas species and is based on the Langmuir Hinshelwood equation further developed by Voltz et al. [1] The reactions can be modelled using the pre-exponential and activation energies of the Arrhenius equations and the inhibition terms. 
The reaction kinetic parameters of aftertreatment models are found from experimental data, where a measured light-off curve is compared against a predicted curve produced by a mathematical model. The kinetic parameters are usually manually tuned to minimize the error between the measured and predicted data. This process is most commonly long, laborious and prone to misinterpretation due to the large number of parameters and the risk of multiple sets of parameters giving acceptable fits. Moreover, the number of coefficients increases greatly with the number of reactions. Therefore, with the growing number of reactions, the task of manually tuning the coefficients is becoming increasingly challenging. 
In the presented work, the authors have developed and implemented a multi-objective genetic algorithm to automatically optimize reaction parameters in AxiSuite®, [2] a commercial aftertreatment model. The genetic algorithm was developed and expanded from the code presented by Michalewicz et al. [3] and was linked to AxiSuite using the Simulink add-on for Matlab. 
The default kinetic values stored within the AxiSuite model were used to generate a series of light-off curves under rich conditions for a number of gas species, including CO, NO, C_{3H8 and C3H6. These light-off curves were used to generate an objective function.} 
This objective function was used to generate a measure of fit for the kinetic parameters. The multi-objective genetic algorithm was subsequently used to search between specified limits to attempt to match the objective function. In total the pre-exponential factors and activation energies of ten reactions were simultaneously optimized. 
The results reported here demonstrate that, given accurate experimental data, the optimization algorithm is successful and robust in defining the correct kinetic parameters of a global kinetic model describing aftertreatment processes.

Release of β-galactosidase from poloxamine/α-cyclodextrin hydrogels

All mammals lose their ability to produce lactase (β-galactosidase), the enzyme that cleaves lactose into galactose and glucose, after weaning. The prevalence of lactase deficiency (LD) spans from 2 to 15% among northern Europeans, to nearly 100% among Asians. Following lactose consumption, people with LD often experience gastrointestinal symptoms such as abdominal pain, bowel distension, cramps and flatulence, or even systemic problems such as headache, loss of concentration and muscle pain. These symptoms vary depending on the amount of lactose ingested, type of food and degree of intolerance. Although those affected can avoid the uptake of dairy products, in doing so, they lose a readily available source of calcium and protein. In this work, gels obtained by complexation of Tetronic 90R4 with α-cyclodextrin loaded with β-galactosidase are proposed as a way to administer the enzyme immediately before or with the lactose-containing meal. Both molecules are biocompatible, can form gels in situ, and show sustained erosion kinetics in aqueous media. The complex was characterized by FTIR that evidenced an inclusion complex between the polyethylene oxide block and α-cyclodextrin. The release profiles of β-galactosidase from two different matrices (gels and tablets) of the in situ hydrogels have been obtained. The influence of the percentage of Tetronic in media of different pH was evaluated. No differences were observed regarding the release rate from the gel matrices at pH 6 (t50 = 105 min). However, in the case of the tablets, the kinetics were faster and they released a greater amount of 90R4 (25%, t50 = 40–50 min). Also, the amount of enzyme released was higher for mixtures with 25% Tetronic. Using suitable mathematical models, the corresponding kinetic parameters have been calculated. In all cases, the release data fit quite well to the Peppas–Sahlin model equation, indicating that the release of β-galactosidase is governed by a combination of diffusion and erosion processes. It has been observed that the diffusion mechanism prevails over erosion during the first 50 minutes, followed by continued release of the enzyme due to the disintegration of the matrix.

Contributos para a análise estatística de séries de contagem

A análise das séries temporais de valores inteiros tornou-se, nos últimos anos, uma área de investigação importante, não só devido à sua aplicação a dados de contagem provenientes de diversos campos da ciência, mas também pelo facto de ser uma área pouco explorada, em contraste com a análise séries temporais de valores contínuos. Uma classe que tem obtido especial relevo é a dos modelos baseados no operador binomial thinning, da qual se destaca o modelo auto-regressivo de valores inteiros de ordem p. Esta classe é muito vasta, pelo que este trabalho tem como objectivo dar um contributo para a análise estatística de processos de contagem que lhe pertencem. Esta análise é realizada do ponto de vista da predição de acontecimentos, aos quais estão associados mecanismos de alarme, e também da introdução de novos modelos que se baseiam no referido operador. Em muitos fenómenos descritos por processos estocásticos a implementação de um sistema de alarmes pode ser fundamental para prever a ocorrência de um acontecimento futuro. Neste trabalho abordam-se, nas perspectivas clássica e bayesiana, os sistemas de alarme óptimos para processos de contagem, cujos parâmetros dependem de covariáveis de interesse e que variam no tempo, mais concretamente para o modelo auto-regressivo de valores inteiros não negativos com coeficientes estocásticos, DSINAR(1). A introdução de novos modelos que pertencem à classe dos modelos baseados no operador binomial thinning é feita quando se propõem os modelos PINAR(1)T e o modelo SETINAR(2;1). O modelo PINAR(1)T tem estrutura periódica, cujas inovações são uma sucessão periódica de variáveis aleatórias independentes com distribuição de Poisson, o qual foi estudado com detalhe ao nível das suas propriedades probabilísticas, métodos de estimação e previsão. O modelo SETINAR(2;1) é um processo auto-regressivo de valores inteiros, definido por limiares auto-induzidos e cujas inovações formam uma sucessão de variáveis independentes e identicamente distribuídas com distribuição de Poisson. Para este modelo estudam-se as suas propriedades probabilísticas e métodos para estimar os seus parâmetros. Para cada modelo introduzido, foram realizados estudos de simulação para comparar os métodos de estimação que foram usados.

Essays on supply chain's flexibility: a real options approach

A presente tese investiga o processo de tomada de decisão na gestão de cadeias de abastecimento, utilizando um quadro de análise de opções reais. Especificamente, estudamos tópicos como o nível de inventário ideal para protecção contra a incerteza da procura, o momento para implementação de capacidade flexível em mercados onde existe complexidade no mix de produtos, o tempo para o reforço do factor trabalho visando requisitos de serviço ao mercado, e as decisões entre integração e outsourcing num ambiente de incerteza. Foram usadas metodologias de tempo discreto e contínuo para identificar o valor ideal e o calendário das opções a adoptar, quando a procura é estocástica. Além disso, foram considerados os efeitos dos requisitos dos mercados, como a complexidade na oferta de produtos e o nível de serviço. A procura é representada recorrendo a diferentes processos estocásticos, o impacto de saltos inesperados também é explorado, reforçando a generalização dos modelos a diferentes condições de negócio. A aplicabilidade dos modelos que apresentamos permite a diversificação e o enriquecimento da literatura sobre a abordagem de opções reais, no âmbito das cadeias de abastecimento. Níveis de inventário flexíveis e capacidades flexíveis são característicos das cadeias de abastecimento e podem ser usados como resposta à incerteza do mercado. Esta tese é constituída por ensaios que suportam a aplicação dos modelos, e consiste num capítulo introdutório (designado por ensaio I) e mais seis ensaios sobre factores que discutem o uso de medidas de flexibilidade nas cadeias de abastecimento, em ambientes de incerteza, e um último ensaio sobre a extensão do conceito de flexibilidade ao tratamento da avaliação de planos de negócio. O segundo ensaio que apresentamos é sobre o valor do inventário num único estádio, enquanto medida de flexibilidade, sujeita ao crescente condicionalismo dos custos com posse de activos. Introduzimos uma nova classificação de artigos para suportar o indicador designado por overstock. No terceiro e quarto ensaio ampliamos a exploração do conceito de overstock, promovendo a interacção e o balanceamento entre vários estádios de uma cadeia de abastecimento, como forma de melhorar o desempenho global. Para sustentar a aplicação prática das abordagens, adaptamos o ensaio número três à gestão do desempenho, para suportar o estabelecimento de metas coordenadas e alinhadas; e adaptamos o quarto ensaio à coordenação das cadeias de abastecimento, como auxiliar ao planeamento integrado e sequencial dos níveis de inventário. No ensaio cinco analisamos o factor de produção “tecnologia”, em relação directa com a oferta de produtos de uma empresa, explorando o conceito de investimento, como medida de flexibilidade nas componentes de volume da procura e gama de produtos. Dedicamos o ensaio número seis à análise do factor de produção “Mão-de-Obra”, explorando as condicionantes para aumento do número de turnos na perspectiva económica e determinando o ponto crítico para a tomada de decisão em ambientes de incerteza. No ensaio número sete exploramos o conceito de internalização de operações, demarcando a nossa análise das demais pela definição do momento crítico que suporta a tomada de decisão em ambientes dinâmicos. Complementamos a análise com a introdução de factores temporais de perturbação, nomeadamente, o estádio de preparação necessário e anterior a uma eventual alteração de estratégia. Finalmente, no último ensaio, estendemos a análise da flexibilidade em ambientes de incerteza ao conceito de planos de negócio. Em concreto, exploramos a influência do número de pontos de decisão na flexibilidade de um plano, como resposta à crescente incerteza dos mercados. A título de exemplo, usamos o mecanismo de gestão sequencial do orçamento para suportar o nosso modelo. A crescente incerteza da procura obrigou a um aumento da agilidade e da flexibilidade das cadeias de abastecimento, limitando o uso de muitas das técnicas tradicionais de suporte à gestão, pela incapacidade de incorporarem os efeitos da incerteza. A flexibilidade é claramente uma vantagem competitiva das empresas que deve, por isso, ser quantificada. Com os modelos apresentados e com base nos resultados analisados, pretendemos demonstrar a utilidade da consideração da incerteza nos instrumentos de gestão, usando exemplos numéricos para suportar a aplicação dos modelos, o que claramente promove a aproximação dos desenvolvimentos aqui apresentados às práticas de negócio.

Optimal control and numerical optimization applied to epidemiological models

A relação entre a epidemiologia, a modelação matemática e as ferramentas computacionais permite construir e testar teorias sobre o desenvolvimento e combate de uma doença. Esta tese tem como motivação o estudo de modelos epidemiológicos aplicados a doenças infeciosas numa perspetiva de Controlo Ótimo, dando particular relevância ao Dengue. Sendo uma doença tropical e subtropical transmitida por mosquitos, afecta cerca de 100 milhões de pessoas por ano, e é considerada pela Organização Mundial de Saúde como uma grande preocupação para a saúde pública. Os modelos matemáticos desenvolvidos e testados neste trabalho, baseiam-se em equações diferenciais ordinárias que descrevem a dinâmica subjacente à doença nomeadamente a interação entre humanos e mosquitos. É feito um estudo analítico dos mesmos relativamente aos pontos de equilíbrio, sua estabilidade e número básico de reprodução. A propagação do Dengue pode ser atenuada através de medidas de controlo do vetor transmissor, tais como o uso de inseticidas específicos e campanhas educacionais. Como o desenvolvimento de uma potencial vacina tem sido uma aposta mundial recente, são propostos modelos baseados na simulação de um hipotético processo de vacinação numa população. Tendo por base a teoria de Controlo Ótimo, são analisadas as estratégias ótimas para o uso destes controlos e respetivas repercussões na redução/erradicação da doença aquando de um surto na população, considerando uma abordagem bioeconómica. Os problemas formulados são resolvidos numericamente usando métodos diretos e indiretos. Os primeiros discretizam o problema reformulando-o num problema de optimização não linear. Os métodos indiretos usam o Princípio do Máximo de Pontryagin como condição necessária para encontrar a curva ótima para o respetivo controlo. Nestas duas estratégias utilizam-se vários pacotes de software numérico. Ao longo deste trabalho, houve sempre um compromisso entre o realismo dos modelos epidemiológicos e a sua tratabilidade em termos matemáticos.

Nanofluids development and characterization for heat exchanging intensification

A desmaterialização da economia é um dos caminhos para a promoção do desenvolvimento sustentável na medida em que elimina ou reduz a utilização de recursos naturais, fazendo mais com menos. A intensificação dos processos tecnológicos é uma forma de desmaterializar a economia. Sistemas mais compactos e mais eficientes consomem menos recursos. No caso concreto dos sistemas envolvendo processo de troca de calor, a intensificação resulta na redução da área de permuta e da quantidade de fluido de trabalho, o que para além de outra vantagem que possa apresentar decorrentes da miniaturização, é um contributo inegável para a sustentabilidade da sociedade através do desenvolvimento científico e tecnológico. O desenvolvimento de nanofluidos surge no sentido de dar resposta a estes tipo de desafios da sociedade moderna, contribuindo para a inovação de produtos e sistemas, dando resposta a problemas colocados ao nível das ciências de base. A literatura é unânime na identificação do seu potencial como fluidos de permuta, dada a sua elevada condutividade, no entanto a falta de rigor subjacente às técnicas de preparação dos mesmos, assim como de um conhecimento sistemático das suas propriedades físicas suportado por modelos físico-matemáticos devidamente validados levam a que a operacionalização industrial esteja longe de ser concretizável. Neste trabalho, estudou-se de forma sistemática a condutividade térmica de nanofluidos de base aquosa aditivados com nanotubos de carbono, tendo em vista a identificação dos mecanismos físicos responsáveis pela condução de calor no fluido e o desenvolvimento de um modelo geral que permita com segurança determinar esta propriedade com o rigor requerido ao nível da engenharia. Para o efeito apresentam-se métodos para uma preparação rigorosa e reprodutível deste tipo de nanofluido assim como das metodologias consideradas mais importantes para a aferição da sua estabilidade, assegurando deste modo o rigor da técnica da sua produção. A estabilidade coloidal é estabelecida de forma rigorosa tendo em conta parâmetros quantificáveis como a ausência de aglomeração, a separação de fases e a deterioração da morfologia das nanopartículas. Uma vez assegurado o método de preparação dos nanofluídos, realizou-se uma análise paramétrica conducente a uma base de dados obtidos experimentalmente que inclui a visão central e globalizante da influência relativa dos diferentes fatores de controlo com impacto nas propriedades termofísicas. De entre as propriedades termofísicas, este estudo deu particular ênfase à condutividade térmica, sendo os fatores de controlo selecionados os seguintes: fluido base, temperatura, tamanho da partícula e concentração de nanopartículas. Experimentalmente, verificou-se que de entre os fatores de controlo estudados, os que maior influência detêm sobre a condutividade térmica do nanofluido, são o tamanho e concentração das nanopartículas. Com a segurança conferida por uma base de dados sólida e com o conhecimento acerca da contribuição relativa de cada fator de controlo no processo de transferência de calor, desenvolveu-se e validou-se um modelo físico-matemático com um caracter generalista, que permitirá determinar com segurança a condutividade térmica de nanofluidos.