Numerical approximation of the Ginzburg-Landau equation with memory effects in the dynamics of phase transitions

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Heart rate variability in healthy adolescents at rest

Objective: to describe the cardiac autonomic function in healthy adolescents between 13 and 18 years old. Methods: data from 93 adolescents, of both sexes, were analyzed; they were divided into three groups according to age. Group A 13-14 years old (n=26), Group B 15-16 years old (n = 30) and Group C 17-18 years old (n = 17). The protocol consisted of raising the heart rate, beat by beat for twenty minutes of rest in supine position with spontaneous breathing. The cardiac autonomic behavior analysis was performed by the method of heart rate variability (HRV) through the indices of the Poincaré plot (SD1, SD2 and ratio SD1/SD2) and its qualitative analysis and indices in linear time domain (RMSSD and SDNN) and frequency (LFnu, HFnu and LF/HF). One-way ANOVA test or Kruskal-Wallis test was used for comparison between groups, with a significance level of 5%. Results: there was no significant difference in none of the indices compared the three groups. In addition,visual analysis of Poincaré plot has observed for all age groups large dispersion of RR intervals, indicating that these groups have good HRV. Conclusion: there were no changes in HRV in the different age groups analyzed, however the result allowed to establish a standard for each group that was studied, becomes an important tool for comparison of cardiac autonomic function between healthy and patients subjects or in different areas.

Proposal of a simplified process to correct the phase decoupling using modal analysis

Modal analysis is widely approached in the classic theory of transmission line modeling. This technique is applied to model the three-phase representation of conventional electric systems taking into account their self and mutual electrical parameters. However the methodology has some particularities and inaccuracies for specific applications which are not clearly described in the basic references of this topic. This paper provides a thorough review of modal analysis theory applied to line models followed by an original and simple procedure to overcome the possible errors embedded in the modal decoupling through the three-phase system modeling. © 2012 IEEE.

Development of a simplified transmission line model directly in the phase domain

A transmission line digital model is developed direct in the phase and time domains. The successive modal transformations considered in the three-phase representation are simplified and then the proposed model can be easily applied to several operation condition based only on the previous knowing of the line parameters, without a thorough theoretical knowledge of modal analysis. The proposed model is also developed based on lumped elements, providing a complete current and voltage profile at any point of the transmission system. This model makes possible the modeling of non-linear power devices and electromagnetic phenomena along the transmission line using simple electric circuit components, representing a great advantage when compared to several models based on distributed parameters and inverse transforms. In addition, an efficient integration method is proposed to solve the system of differential equations resulted from the line modeling by lumped elements, thereby making possible simulations of transient and steady state using a wide and constant integration step. © 2012 IEEE.

The use of Gramian matrices for aeroelastic stability analysis

Most of the established procedures for analysis of aeroelastic flutter in the development of aircraft are based on frequency domain methods. Proposing new methodologies in this field is always a challenge, because the new methods need to be validated by many experimental procedures. With the interest for new flight control systems and nonlinear behavior of aeroelastic structures, other strategies may be necessary to complete the analysis of such systems. If the aeroelastic model can be written in time domain, using state-space formulation, for instance, then many of the tools used in stability analysis of dynamic systems may be used to help providing an insight into the aeroelastic phenomenon. In this respect, this paper presents a discussion on the use of Gramian matrices to determine conditions of aeroelastic flutter. The main goal of this work is to introduce how observability gramian matrix can be used to identify the system instability. To explain the approach, the theory is outlined and simulations are carried out on two benchmark problems. Results are compared with classical methods to validate the approach and a reduction of computational time is obtained for the second example. © 2013 Douglas Domingues Bueno et al.

The effects of different styles of musical auditory stimulation on cardiac autonomic regulation in healthy women

The literature investigated the effects of chronic baroque music auditory stimulation on the cardiovascular system. However, it lacks in the literature the acute effects of different styles of music on cardiac autonomic regulation. To evaluate the acute effects of baroque and heavy metal music on heart rate variability (HRV) in women. The study was performed in 21 healthy women between 18 and 30 years old. We excluded persons with previous experience with music instrument and those who had affinity with the song styles. All procedures were performed in the same sound-proof room. We analyzed HRV in the time (standard deviation of normal-to-normal respiratory rate (RR) intervals, root-mean square of differences between adjacent normal RR intervals in a time interval, and the percentage of adjacent RR intervals with a difference of duration greater than 50 ms) and frequency (low frequency [LF], high frequency [HF], and LF/HF ratio) domains. HRV was recorded at rest for 10 min. Subsequently they were exposed to baroque or heavy metal music for 5 min through an earphone. After the first music exposure they remained at rest for more 5 min and them they were exposed again to baroque or heavy metal music. The sequence of songs was randomized for each individual. The power analysis provided a minimal number of 18 subjects. Shapiro-Wilk to verify normality of data and analysis of variance for repeated measures followed by the Bonferroni test for parametric variables and Friedman's followed by the Dunn's post-test for non-parametric distributions. During the analysis of the time-domain indices were not changed. In the frequency-domain analysis, the LF in absolute units was reduced during the heavy metal music stimulation compared to control. Acute exposure to heavy metal music affected the sympathetic activity in healthy women.

Triplet entropy analysis of hemagglutinin and neuraminidase sequences measures influenza virus phylodynamics

The influenza virus has been a challenge to science due to its ability to withstand new environmental conditions. Taking into account the development of virus sequence databases, computational approaches can be helpful to understand virus behavior over time. Furthermore, they can suggest new directions to deal with influenza. This work presents triplet entropy analysis as a potential phylodynamic tool to quantify nucleotide organization of viral sequences. The application of this measure to segments of hemagglutinin (HA) and neuraminidase (NA) of H1N1 and H3N2 virus subtypes has shown some variability effects along timeline, inferring about virus evolution. Sequences were divided by year and compared for virus subtype (H1N1 and H3N2). The nonparametric Mann-Whitney test was used for comparison between groups. Results show that differentiation in entropy precedes differentiation in GC content for both groups. Considering the HA fragment, both triplet entropy as well as GC concentration show intersection in 2009, year of the recent pandemic. Some conclusions about possible flu evolutionary lines were drawn. © 2013 Elsevier B.V.

Análise do princípio centrando do método pilates e de indicadores de resistência e estabilidade da coluna lombar

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Influências de famílias wavelets e suas ordens no desempenho de um localizador de faltas em linhas aéreas de transmissão de energia elétrica

Essa dissertação tem por objetivo analisar a influência de famílias wavelets e suas ordens no desempenho de um algoritmo de localização de faltas a partir das ondas viajantes de dois terminais de uma linha de transmissão aérea. Tornou-se objetivo secundário a modelagem de um sistema elétrico de potência (SEP) para obtenção de um universo de faltas que validassem o localizador. Para isso, parte de um SEP da Eletrobrás-Eletronorte em 500/230 kV foi modelado no Alternative Transient Program (ATP) utilizando-se parâmetros reais. A Transformada Wavelet, via análise multiresolução (AMR), é empregada valendo-se de sua característica de localização temporal, permitindo caracterizações precisas de instantes de transitórios eletromagnéticos ocasionados por faltas, as quais geram ondas que ao se propagarem em direção aos terminais da linha contêm os tempos de propagação destas do local do defeito a tais terminais e podem ser convenientemente extraídos por tal transformada. Pela metodologia adotada no algoritmo, a diferença entre esses tempos determina com boa exatidão o local de ocorrência da falta sobre a linha. Entretanto, um dos agentes variantes do erro nessa estimação é a escolha da Wavelet usada na AMR dos sinais, sendo, portanto, a avaliação dessa escolha sobre o erro, objetivo principal do trabalho, justificada pela ainda inexistente fundamentação científica que garanta a escolha de uma wavelet ótima a uma certa aplicação. Dentre um leque de Wavelets discretas, obtiveram-se resultados adequados para 16 delas, havendo erros máximos inferiores aos 250 metros estipulados para a precisão. Duas Wavelets, a Db15 e a Sym17, sobressaíram-se ao errarem, respectivamente, 3,5 e 1,1 vezes menos que as demais. A metodologia empregada consta da: exportação dos dados das faltas do ATP para o MATLAB®; aplicação da transformação modal de Clarke; decomposição dos modos alfa e síntese dos níveis 1 de detalhes via AMR; cálculo de suas máximas magnitudes e determinação dos índices temporais; e por fim, a teoria das ondas viajantes equaciona e estima o local do defeito sobre a LT, sendo tudo isso programado no MATLAB e os erros de localização analisados estatisticamente no Microsoft Excell®. Ao final elaborou-se ainda uma GUI (Guide User Interface) para a Interface Homem-Máquina (IHM) do localizador, servindo também para análises gráficas de qualquer das contingências aplicadas ao SEP. Os resultados alcançados demonstram uma otimização de performance em razão da escolha da wavelet mais adequada ao algoritmo e norteiam para uma aplicação prática do localizador.

Projeto de um monopolo Hi para aplicações no sistema brasileiro de TV digital

A presente pesquisa trata o projeto e análise de uma antena monopolo planar com geometria modificada visando sua utilização para recepção do sinal de TV digital operante no Brasil na faixa de 470 MHz a 806 MHz. Faixa essa contida no espectro de UHF – Ultra High Frequency (300 MHz a 3 GHz). Para desenvolvimento desse trabalho foi tomado como referência à antena denominada “The Hi Monopole”. Que originalmente foi apresentada para operar em sistemas UWB (Ultra Wide Band) em 3,1 a 10,6 GHz. Para o desenvolvimento do trabalho proposto, diferentes técnicas de adequação da antena podem ser utilizadas para operação em banda larga, tais como: modificação na estrutura da antena, carregamento resistivo, chaveamento, utilização de elementos parasitas e estruturas de casamento. O projeto de antenas banda larga pode ser realizado a partir de três abordagens diferentes: domínio do tempo, domínio da frequência e método de expansão por singularidades. O método no domínio da frequência foi empregado neste trabalho para o projeto da antena proposta, algumas das técnicas supracitadas foram analisadas almejando o aumento da largura de banda, sendo confeccionado um protótipo da antena para validar os conceitos empregados. A antena foi então projetada para a faixa de 470 MHz a 890 MHz. O protótipo construído para essa mesma faixa apresentou bons resultados, o que valida à técnica empregada. Aspectos positivos e negativos do uso desta técnica são discutidos ao longo do trabalho. O programa computacional comercial CST® MICROWAVE STUDIO, baseado na Técnica da Integração Finita (FIT), foi usado para simulações no domínio da frequência.

Modelagem de perfis de indução no domínio do tempo por diferenças finitas

Apresentamos aqui uma metodologia alternativa para modelagem de ferramentas de indução diretamente no domínio do tempo. Este trabalho consiste na solução da equação de difusão do campo eletromagnético através do método de diferenças finitas. O nosso modelo consiste de um meio estratificado horizontalmente, através do qual simulamos um deslocamento da ferramenta na direção perpendicular às interfaces. A fonte consiste de uma bobina excitada por uma função degrau de corrente e o registro do campo induzido no meio é feito através de uma bobina receptora localizada acima da bobina transmissora. Na solução da equação de difusão determinamos o campo primário e o campo secundário separadamente. O campo primário é obtido analiticamente e o campo secundário é determinado utilizando-se o método de Direção Alternada Implícita, resultando num sistema tri-diagonal que é resolvido através do método recursivo proposto por Claerbout. Finalmente, determina-se o valor máximo do campo elétrico secundário em cada posição da ferramenta ao longo da formação, obtendo-se assim uma perfilagem no domínio do tempo. Os resultados obtidos mostram que este método é bastante eficiente na determinação do contato entre camadas, inclusive para camadas de pequena espessura.

Projeto de antenas multibandas integradas para terminais 4G

O presente trabalho apresenta um projeto e análise de uma antena monopolo planar multibanda operante nas frequências de 2000 MHz, 2500 MHz e 3500 MHz para aplicação em dispositivos móveis 3G e 4G. Dentre essas faixas estão contidos os espectros 3G (1895- 2165 MHz), 4G (2500-2690 MHz) e 4G (3400-3600 MHz) utilizadas pelo LTE e WIMAX 3,5. Para o desenvolvimento desse estudo foi tomado como referência uma antena dual-band de Hua- Ming Chen projetada para operar em sistemas ISM 1800 MHz, redes Wireless e Bluetooth 2400 MHz. O projeto proposto neste trabalho é uma modificação na estrutura da antena dual-band adaptada para tripla ressonância simultânea em frequências utilizadas em redes móveis 4G. Para alcançar o objetivo proposto utilizou-se para simulação o software CST® MICROWAVE STUDIO baseado no método Integração Finita no Domínio, as simulações foram feitas no domínio do tempo. Após obtenção satisfatória dos resultados simulados, um protótipo da antena foi confeccionado para medição e teste, os resultados apresentados são coerentes aos obtidos na simulação, o que valida o método proposto.

Aeroelastic stability analysis using linear matrix inequalities

The present work describes an alternative methodology for identification of aeroelastic stability in a range of varying parameters. Analysis is performed in time domain based on Lyapunov stability and solved by convex optimization algorithms. The theory is outlined and simulations are carried out on a benchmark system to illustrate the method. The classical methodology with the analysis of the system's eigenvalues is presented for comparing the results and validating the approach. The aeroelastic model is represented in state space format and the unsteady aerodynamic forces are written in time domain using rational function approximation. The problem is formulated as a polytopic differential inclusion system and the conceptual idea can be used in two different applications. In the first application the method verifies the aeroelastic stability in a range of air density (or its equivalent altitude range). In the second one, the stability is verified for a rage of velocities. These analyses are in contrast to the classical discrete analysis performed at fixed air density/velocity values. It is shown that this method is efficient to identify stability regions in the flight envelope and it offers promise for robust flutter identification.

Analysis of the electrical characteristics and surge protection of EHV transmission lines supported by tall towers

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

A Numerical Study of the FENE-CR Model Applied to a Jet Flow Problem

The FENE-CR model is investigated through a numerical algorithm to simulate the time-dependent moving free surface flow produced by a jet impinging on a flat surface. The objective is to demonstrate that by increasing the extensibility parameter L, the numerical solutions converge to the solutions obtained with the Oldroyd-B model. The governing equations are solved by an established free surface flow solver based on the finite difference and marker-and-cell methods. Numerical predictions of the extensional viscosity obtained with several values of the parameter L are presented. The results show that if the extensibility parameter L is sufficiently large then the extensional viscosities obtained with the FENE-CR model approximate the corresponding Oldroyd-B viscosity. Moreover, the flow from a jet impinging on a flat surface is simulated with various values of the extensibility parameter L and the fluid flow visualizations display convergence to the Oldroyd-B jet flow results.