Rekonnektio Maan magnetosfäärissä

Tässä väitöskirjassa perehdytään magneettisen rekonnektion ilmenemismuotoihin ja vaikutuksiin Maan magnetosfäärissä. Keskeisenä tutkimusvälineenä käytetään magnetohydrodynaamista (MHD) Gumics-magnetosfäärisimulaatiota. Työssä kehitetään myös uusia menetelmiä simulaatiossa ilmenevän rekonnektion tunnistamiseksi ja mittaamiseksi. MHD-simulaatio sopii suuren mittakaavan ilmiöiden tarkasteluun, joten kuvaa rekonnektiosta täydennetään pienen mittakaavan piirteiden osalta Cluster-satelliittien avulla. Tärkein tutkimuksen tuoma edistysaskel menetelmien saralla on rekonnektioviivan paikallistaminen topologisesti erityyppisten magneettikenttäviivojen alueiden liitoskohdassa olevana erottajaviivana neljän kentän tienoon menetelmää käyttäen. Tämä topologinen lähestymistapa on hyödyllinen erityisesti magnetopausilla, jonka monimutkainen geometria tekee magneettikentän paikalliseen käyttäytymiseen perustuvien rekonnektioviivan etsintätapojen soveltamisen hankalaksi. Topologisesti määritelty rekonnektioviiva on myös helppo tunnistaa magnetosfäärin globaalin konvektion solmukohdaksi. Magnetopausin rekonnektioviivan käyttäytyminen Gumicsissa noudattaa komponenttirekonnektio-olettamaan pohjautuvia teoreettisia ennusteita. Rekonnektion kvantitatiivinen tarkastelu Gumics-simulaatiossa perustuu energian muuntumiseen, joka lasketaan Poyntingin vektorin divergenssinä tai Poyntingin vuona valitun umpinaisen pinnan läpi. Rekonnektioon liittyvän energian muuntumisen jakautumista magnetopausilla tarkastellaan energian muuntumisen pintatiheyden avulla ja rekonnektion kokonaismäärää rekonnektiotehon avulla. Magnetopausin ja pyrstön rekonnektiotehot ovat simulaatiossa samaa suuruusluokkaa. Tärkeimmät magnetopausin rekonnektiotehoa säätelevät parametrit ovat aurinkotuulen nopeus ja aurinkotuulen magneettikentän suunta. Magnetopausin rekonnektio puolestaan säätelee energian ja aineen pääsyä magnetosfääriin, joskaan magnetopausin läpäisevät vuot eivät ole aivan suoraan verrannollisia rekonnektiotehoon. Pyrstön rekonnektioteho sen sijaan on suoraan verrannollinen magnetopausilta tulevaan energiavuohon; pyrstörekonnektio Gumicsissa on siis ulkoista pakotetta seuraava passiivinen energian käsittelijä. Simulaation tuottama rekonnektio on realistinen magnetosfäärin globaalissa mittakaavassa tarkasteltuna, mutta satelliittihavainnot paljastavat rekonnektiosta simulaation erottelukykyä pienimittakaavaisempia piirteitä. Havaintopuolella tämän väitöstutkimuksen tärkein löytö on protonien diffuusioalueen rakenteeseen kuuluvien Hallin kenttien kääntyminen pyrstön virtalevyn aaltoilun mukana.

Computational fluid dynamics simulations in aerosol and nucleation studies

Nucleation is the first step in the formation of a new phase inside a mother phase. Two main forms of nucleation can be distinguished. In homogeneous nucleation, the new phase is formed in a uniform substance. In heterogeneous nucleation, on the other hand, the new phase emerges on a pre-existing surface (nucleation site). Nucleation is the source of about 30% of all atmospheric aerosol which in turn has noticeable health effects and a significant impact on climate. Nucleation can be observed in the atmosphere, studied experimentally in the laboratory and is the subject of ongoing theoretical research. This thesis attempts to be a link between experiment and theory. By comparing simulation results to experimental data, the aim is to (i) better understand the experiments and (ii) determine where the theory needs improvement. Computational fluid dynamics (CFD) tools were used to simulate homogeneous onecomponent nucleation of n-alcohols in argon and helium as carrier gases, homogeneous nucleation in the water-sulfuric acid-system, and heterogeneous nucleation of water vapor on silver particles. In the nucleation of n-alcohols, vapor depletion, carrier gas effect and carrier gas pressure effect were evaluated, with a special focus on the pressure effect whose dependence on vapor and carrier gas properties could be specified. The investigation of nucleation in the water-sulfuric acid-system included a thorough analysis of the experimental setup, determining flow conditions, vapor losses, and nucleation zone. Experimental nucleation rates were compared to various theoretical approaches. We found that none of the considered theoretical descriptions of nucleation captured the role of water in the process at all relative humidities. Heterogeneous nucleation was studied in the activation of silver particles in a TSI 3785 particle counter which uses water as its working fluid. The role of the contact angle was investigated and the influence of incoming particle concentrations and homogeneous nucleation on counting efficiency determined.

Adaptive tree multigrids and simplified spherical harmonics approximation in deterministic neutral and charged particle transport

A new deterministic three-dimensional neutral and charged particle transport code, MultiTrans, has been developed. In the novel approach, the adaptive tree multigrid technique is used in conjunction with simplified spherical harmonics approximation of the Boltzmann transport equation. The development of the new radiation transport code started in the framework of the Finnish boron neutron capture therapy (BNCT) project. Since the application of the MultiTrans code to BNCT dose planning problems, the testing and development of the MultiTrans code has continued in conventional radiotherapy and reactor physics applications. In this thesis, an overview of different numerical radiation transport methods is first given. Special features of the simplified spherical harmonics method and the adaptive tree multigrid technique are then reviewed. The usefulness of the new MultiTrans code has been indicated by verifying and validating the code performance for different types of neutral and charged particle transport problems, reported in separate publications.

Shock acceleration in the solar corona

In this thesis acceleration of energetic particles at collisionless shock waves in space plasmas is studied using numerical simulations, with an emphasis on physical conditions applicable to the solar corona. The thesis consists of four research articles and an introductory part that summarises the main findings reached in the articles and discusses them with respect to theory of diffusive shock acceleration and observations. This thesis gives a brief review of observational properties of solar energetic particles and discusses a few open questions that are currently under active research. For example, in a few large gradual solar energetic particle events the heavy ion abundance ratios and average charge states show characteristics at high energies that are typically associated with flare-accelerated particles, i.e. impulsive events. The role of flare-accelerated particles in these and other gradual events has been discussed a lot in the scientific community, and it has been questioned if and how the observed features can be explained in terms of diffusive shock acceleration at shock waves driven by coronal mass ejections. The most extreme solar energetic particle events are the so-called ground level enhancements where particle receive so high energies that they can penetrate all the way through Earth's atmosphere and increase radiation levels at the surface. It is not known what conditions are required for acceleration into GeV/nuc energies, and the presence of both very fast coronal mass ejections and X-class solar flares makes it difficult to determine what is the role of these two accelerators in ground level enhancements. The theory of diffusive shock acceleration is reviewed and its predictions discussed with respect to the observed particle characteristics. We discuss how shock waves can be modeled and describe in detail the numerical model developed by the author. The main part of this thesis consists of the four scientific articles that are based on results of the numerical shock acceleration model developed by the author. The novel feature of this model is that it can handle complex magnetic geometries which are found, for example, near active regions in the solar corona. We show that, according to our simulations, diffusive shock acceleration can explain the observed variations in abundance ratios and average charge states, provided that suitable seed particles and magnetic geometry are available for the acceleration process in the solar corona. We also derive an injection threshold for diffusive shock acceleration that agrees with our simulation results very well, and which is valid under weakly turbulent conditions. Finally, we show that diffusive shock acceleration can produce GeV/nuc energies under suitable coronal conditions, which include the presence of energetic seed particles, a favourable magnetic geometry, and an enhanced level of ambient turbulence.

Sapientia, 2005, Vol. LX, nº 217 (número completo)

Contenido: El tratamiento de la providencia general de Dios en Santo Tomás de Aquino / Gabriel Delgado – Sobre el ente posible y necesario en Tomás de Aquino / Alberto Berro – El apogeo del nominalismo escolástico y la imposibilidad de la metafísica / Mario Enrique Sacchi – La psicologia de Nietzsche e il suo influsso nella Psicoanalisi / Martín F. Echavarría – Ernst Cassirer: de la tragedia a la ambivalencia de la cultura (parte II) / Amán Rosales Rodríguez – Conocimiento y respuesta al valor. Enfoque fenomenológico axiológico de von Hildebrand / Elizabeth Da Dalt de Mangione -- Heidegger, Aristóteles y la Escolástica / Silvana Filippi – Los “juicios directos” y la probabilidad. Introducción al concepto de probabilidad según John Maynard Keynes / Marcelo Luis Imperiale – Generalis Relativitatis Theoria: geometria et philosophia / Ramiro Délio Borges de Meneses – El arte de gobernar. Nota sobre Michel Foucault a 20 años de su muerte -- Bibliografía

Ahalmen espaziala hezkuntza matematikoan

[EUS] Matematikaren irakaskuntzaren helburuenetako bat hezkuntza maila guztietan ikasleen ahalmen intelektualen garapena da. Ahalmen espazialaren trataera eskolan urria izan da, bereziki zenbakizko ahalmenak edota arrazonamenduzko ahalmenak izan duten trataerarekin konparatzen badugu. Hezkuntza Matematikoan egindako berrikusketek ahalmen espazialaren azterketaren garrantzia azpimarratzen dute nahiz eta erreferentzi marko baten ezak sakabanatzen eta zailtzen dituen emaitzen lorpena, behin betikoak izateko erreplikagarriak izan behar dutela jakinik. Ondoren proposatzen den ikerketa-lerroak ahalmen espaziala alderdi hirukoitz batetik abiaturik aztertu nahi du: egitura, garapena eta hobetze-proposamenak kontutan harturik. Hiru arlo horietan proposaturiko ereduek bermatuko dute diagnostiko zuzen bat, ikasleen ahalmen espaziala hobetuko duena.

Mineiro do Brasil :melhorado pelo conhecimento da mineralogia, e metalurgia, e das sciencias auxiliadoras /por Mr. de Genssane ; traduzido em portuguez (SIC) de ordem de Sua Alteza Real, o Principe Regente N.S. por Fr. José Mariano da Conceição Velloso

Esse livro é parte do gigantesco esforço de Frei Velloso para oferecer aos brasileiros os melhores livros relacionados com a agricultura, a mineração, a pecuária e as artes que se podiam obter àquela época. Como relata Borba de Moraes, o esforço fracassou devido ao imenso atraso das elites brasileiras da época. A respeito do Fazendeiro do Brasil, o Governador de São Paulo informou à Corte que não conseguira vender um só exemplar da coleção e que não achava quem os quisesse levar de graça.Ressalte-se que esse exemplar não possui as sete gravuras mencionadas por Borba de Moraes.

Imagem da vida christam : ordenada per dialogos, como membros de sua composiçam

Frei Heitor Pinto nasceu em covilhã, Portugal, em 1528, e morreu em Toledo, Espanha, em 1584. Foi um dos mais eminentes escritores do seu tempo, sendo, atualmente, considerado um dos clássicos portugueses.

Métodos para obtener el coeficiente de concentración de tensiones para fatiga

[ES]Existen diferentes propuestas para obtener el coeficiente de concentración de tensiones para el análisis de fatiga: Neuber, Peterson, distancia crítica, corrección de modelo de elementos finitos, etc. En este trabajo se trata de estudiar los principales y compararlos entre ellos de forma sistemática utilizando como referencia piezas con entallas de geometría sencilla y extrayendo conclusiones útiles para diseño y análisis mecánico.

Optimización de la geometría de una etapa XY de nanoposicionamiento para la reducción del acoplamiento entre ejes

[ES]El Trabajo de Fin de Grado que se presenta tiene por objeto la contribución a un proyecto de investigación mediante el análisis y diseño de una mesa de posicionamiento basada en flexión para un mecanismo de nanoposicionamiento XY. Dicho proyecto se integra dentro de una línea de investigación promovida por la Universidad del País Vasco y el grupo empresarial EGILE CORPORATION XXI, especializado en la fabricación de componentes y mecanizados de alta precisión. Consiste en rediseñar la mesa de un mecanismo de nanoposicionamiento. Para ello se parte de un diseño actual y mediante la modificación de su geometría, se pretende obtener unas mejores prestaciones en cuanto a precisión, facilidad de predicción del comportamiento y amplitud del movimiento. Las tareas a llevar a cabo serán las siguientes: obtención de un modelo simplificado de la mesa, convirtiendo las juntas flexibles reales en juntas tradicionales con una cierta rigidez torsional; definición de la geometría en base a los requisitos fijados, tanto de amplitud como de precisión; y verificación del diseño elegido, mediante el cálculo por MEF del rango de movimiento y precisión del mismo, frecuencias naturales y relación entre la fuerza aplicada y el movimiento obtenido.

Lehiaketa motor baten direkzio piparen diseinua

[EU]Hurrengo orrialdeetan aurkezten den proiektu honetan, lehiaketa motor baten direkzio piparen diseinua proposatzen da zeinak Moto Engineering Foundation fundazioak sustatutako nazioarteko Motostudent txapelketan parte hartzeko motorrera egokituta egon beharko den. Honako helburu honekin beraz, direkzio piparen diseinu egoki bat egin ahal izateko piezak sufrituko dituen karga egoerak aurreikusi beharko ditugu hauen arabera jasan beharreko tentsio egoerak aztertu ahal izateko. Piezaren tentsioen analisia aurrera eraman beharko da beraz, diseinaturiko piezaren funtzionamendu egokia ziurtatu ahal izateko. Historian zehar existitutako diseinu modelo ezberdinak eta baita gaur egunean gehien erabilitakoak ere aurkeztu eta gero, gure kasura hobekien moldatuko zaion adibidetik ekingo zaio diseinuari, aldez aurretik eskuratutako datu eta errodamenduetatik abiatuz. Horrenbestez, oinarritzat hartutako direkzio sistema modeloa eta bestelako elementuen neurriak datutzat hartuta, tija zein norabide ardatzarena esate baterako, direkzio piparen hasierako geometria definituko da. Eskuragarri ditugun analisi metodo ezberdinak aztertu eta gure kasura hobekien moldatzen dena aukeratu eta eraikitako piezari aplikatuko zaio. Lorturiko emaitzen arabera hasiera batean planteaturiko diseinua onartu edo baztertzea erabaki beharko dugu. Beraz, gure diseinua optimizatuz joateko aukera izango dugu, baldintzak eta betebeharrak egiztatuko dituen amaierako pieza diseinua lortu arte. Bukatzeko, proiektuari itxiera emango dion atala aurkeztuko da, hala nola, proiektuaren garapenean zehar lorturiko emaitzak eta ondorioak biltzen dituen atala non lorturiko direkzio piparen funtzionamendu egokia bermatzen dituzten parametroak aurkeztuko diren. Gainera, direkzio sistemaren funtsezko atala izango diren errodamenduen kalkulu eta aukeraketa bideratuko da baita ere.

Modelando evolução por endossimbiose

Nesta dissertação é apresentada uma modelagem analítica para o processo evolucionário formulado pela Teoria da Evolução por Endossimbiose representado através de uma sucessão de estágios envolvendo diferentes interações ecológicas e metábolicas entre populações de bactérias considerando tanto a dinâmica populacional como os processos produtivos dessas populações. Para tal abordagem é feito uso do sistema de equações diferenciais conhecido como sistema de Volterra-Hamilton bem como de determinados conceitos geométricos envolvendo a Teoria KCC e a Geometria Projetiva. Os principais cálculos foram realizados pelo pacote de programação algébrica FINSLER, aplicado sobre o MAPLE.

Aplicaciones de las tecnologías de fabricación aditiva en la industria actual

[ES]En el ámbito industrial actual, la fabricación aditiva supone una alternativa para dar respuesta a las nuevas necesidades del mercado, que no pueden verse resueltas mediante las técnicas de fabricación clásicas. La fabricación aditiva (AM Adittive Manufacturing) representa un cambio en métodos y procesos industriales, permitiendo llevar a cabo piezas antes imposibles de realizar. Tiene sus principales aplicaciones en el sector médico, aeronáutico o el sector de la automoción. Se dan numerosas técnicas clasificadas por diferentes criterios, como el medio a través del cual se aporta la energía. Presenta numerosas ventajas como la complejidad en la geometría de las piezas que se pueden fabricar, a pesar de que aún no está totalmente desarrollada y presenta limitaciones como el coste de material. Todo el diseño parte de las tecnologías CAD/CAM 3D, y se fabrica ya en una amplia variedad de materiales, tanto metálicos como plásticos. Aún bajo poca normativa, se espera que en las próximas décadas esta tecnología desarrolle todo su potencial y sea de uso habitual en los sectores propicios para su explotación.

Estimativa do erro de discretização analítico na solução de equações diferenciais utilizando o Método de Volumes Finitos

As análises de erros são conduzidas antes de qualquer projeto a ser desenvolvido. A necessidade do conhecimento do comportamento do erro numérico em malhas estruturadas e não-estruturadas surge com o aumento do uso destas malhas nos métodos de discretização. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi criar uma metodologia para analisar os erros de discretização gerados através do truncamento na Série de Taylor, aplicados às equações de Poisson e de Advecção-Difusão estacionárias uni e bidimensionais, utilizando-se o Método de Volumes Finitos em malhas do tipo Voronoi. A escolha dessas equações se dá devido a sua grande utilização em testes de novos modelos matemáticos e função de interpolação. Foram usados os esquemas Central Difference Scheme (CDS) e Upwind Difference Scheme(UDS) nos termos advectivos. Verificou-se a influência do tipo de condição de contorno e a posição do ponto gerador do volume na solução numérica. Os resultados analíticos foram confrontados com resultados experimentais para dois tipos de malhas de Voronoi, uma malha cartesiana e outra triangular comprovando a influência da forma do volume finito na solução numérica obtida. Foi percebido no estudo que a discretização usando o esquema CDS tem erros menores do que a discretização usando o esquema UDS conforme literatura. Também se percebe a diferença nos erros em volumes vizinhos nas malhas triangulares o que faz com que não se tenha uma uniformidade nos gráficos dos erros estudados. Percebeu-se que as malhas cartesianas com nó no centróide do volume tem menor erro de discretização do que malhas triangulares. Mas o uso deste tipo de malha depende da geometria do problema estudado

Evolução estrutural das zonas de cisalhamento dúcteis na porção centro-leste do domínio da Zona Transversal na Província Borborema

A área estudada está inserida no Domínio Transversal da Província Borborema. As unidades litoestratigráficas que compõem o embasamento paleoproterozócio (riaciano) são representadas por rochas ortoderivadas dos Complexos Salgadinho e Cabaceiras. Esses complexos foram individualizados de acordo com as suas diferenças composicionais, texturais e/ou geocronológicas. As rochas metassedimentares de idade paleoproterozóica (Orosiriano) foram interpretadas como constituintes do Complexo Sertânia. O magmatismo no estateriano é caracterizado por ortognaisses sienogranítcos da Suíte Carnoió-Caturité e por metanortositos do Complexo Metanortosítico Boqueirão. As unidades litoestratigráficas do Neoproterozóico são representadas por sucessões metassedimentares Criogenianas do Complexo Surubim e ortognaisses granodioríticos e sienograníticos do início do Ediacarano, denominados de Complexo Sumé e Ortognaisse Riacho de Santo Antônio, respectivamente. O magmatismo granítico do Ediacarano foi caracterizado pelo alojamento dos Plutons Inácio Pereira e Marinho. Os dados geocronológicos (U-Pb em zircão) obtidos indicam, no mínimo, o desenvolvimento de três eventos tectono-magmáticos. As idades de 2042 + 11Ma e 1996 + 13Ma obtidas nos ortoanfibolitos do Complexo Cabaceiras foram interpretadas como a idade de cristalização do protólito e metamorfismo, respectivamente. A idade de 1638 + 13Ma proveniente de hornblenda ortognaisse sienogranítico da Suíte Carnoió-Caturité foi interpretada como a idade de cristalização do protólito, marcando um evento magmático Estateriano de afinidade anorogênica. A idade de 550 + 3.1Ma encontrada em monzogranito porfirítico do Pluton Marinho é um registro do último evento magmático no final do Ediacarano, associado ao estágio tardio de desenvolvimento da Zona de Cisalhamento Coxixola. Os dados estruturais permitiram a individualização de três fases de deformação dúcteis, individualizadas como D1, D2 e D3. A fase D1 foi responsável pela geração de uma foliação S1, observada somente na charneira de dobras F2. O evento D2 é assinalado por uma tectônica contracional com transporte para NNW, observado a partir de bandas de cisalhamento assimétricas e dobras de arrasto em cortes paralelos a lineação de estiramento (L2x). Zonas de cisalhamento dúcteis de geometria e cinemática distintas desenvolveram-se durante a fase D3. As zonas de Cisalhamento Boa Vista, Carnoió e Congo estão orientadas na direção NE-SW e exibem cinemática sinistral em cortes paralelos à lineação de estiramento (L3x). As terminações meridionais dessas zonas de cisalhamento estão conectadas com a Zona de Cisalhamento Coxixola. Essa zona de cisalhamento, de direção WSW-ENE e cinemática destral, atravessa toda a área de estudo, com uma espessura média de rochas miloníticas de 300m. A Zona de Cisalhamento Inácio Pereira ocorre na porção leste da área de estudo, orientada na direção WNW-ESE. A análise geométrica e cinemática dessa zona de cisalhamento sugere uma evolução deformacional através de regime transpressivo oblíquo sinistral. O padrão anastomosado final resultante do desenvolvimento de todas as zonas de cisalhamento da área é relacionado à evolução estrutural de um sistema de zonas de cisalhamento dúcteis conjugadas.