Numerical correction for the diffuse solar irradiance by the melo-escobedo shadowring measuring method

The present paper deals with numerical corrections factors proposed as a function of the clearness index in order to correct the diffuse solar irradiance measured with the Melo-Escobedo Shadowring Measuring Method (ME shadowring). The global irradiance was measured by an Eppley - PSP pyranometer ; direct normal irradiance by an Eppley-NIP pyrheliometer fitted to a ST-3 sun tracking device and the diffuse irradiance by an Eppley-PSP pyranometer fitted to a ME shadowring. The validations were performed by the MBE and RMSE statistical indicators. The results showed that the numerical correction factors were appropriate to correct the shadowring diffuse irradiance.

Use of mathematical and numerical methods in the Latin American Demographic Centre CELADE. Santiago, Chile

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Numerical assessment of mass conservation on a MAC-type method for viscoelastic free surface flows

A numerical study of mass conservation of MAC-type methods is presented, for viscoelastic free-surface flows. We use an implicit formulation which allows for greater time steps, and therefore time marching schemes for advecting the free surface marker particles have to be accurate in order to preserve the good mass conservation properties of this methodology. We then present an improvement by using a Runge-Kutta scheme coupled with a local linear extrapolation on the free surface. A thorough study of the viscoelastic impacting drop problem, for both Oldroyd-B and XPP fluid models, is presented, investigating the influence of timestep, grid spacing and other model parameters to the overall mass conservation of the method. Furthermore, an unsteady fountain flow is also simulated to illustrate the low mass conservation error obtained.

Delineation of specific management areas for coffee cultivation based on the soil-relief relationship and numerical classification

Predicting and mapping productivity areas allows crop producers to improve their planning of agricultural activities. The primary aims of this work were the identification and mapping of specific management areas allowing coffee bean quality to be predicted from soil attributes and their relationships to relief. The study area was located in the Southeast of the Minas Gerais state, Brazil. A grid containing a total of 145 uniformly spaced nodes 50 m apart was established over an area of 31. 7 ha from which samples were collected at depths of 0. 00-0. 20 m in order to determine physical and chemical attributes of the soil. These data were analysed in conjunction with plant attributes including production, proportion of beans retained by different sieves and drink quality. The results of principal component analysis (PCA) in combination with geostatistical data showed the attributes clay content and available iron to be the best choices for identifying four crop production environments. Environment A, which exhibited high clay and available iron contents, and low pH and base saturation, was that providing the highest yield (30. 4l ha-1) and best coffee beverage quality (61 sacks ha-1). Based on the results, we believe that multivariate analysis, geostatistics and the soil-relief relationships contained in the digital elevation model (DEM) can be effectively used in combination for the hybrid mapping of areas of varying suitability for coffee production. © 2012 Springer Science+Business Media New York.

Three-dimensional transient complex free surface flows: Numerical simulation of XPP fluid

In this paper we present a finite difference MAC-type approach for solving three-dimensional viscoelastic incompressible free surface flows governed by the eXtended Pom-Pom (XPP) model, considering a wide range of parameters. The numerical formulation presented in this work is an extension to three-dimensions of our implicit technique [Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics 166 (2011) 165-179] for solving two-dimensional viscoelastic free surface flows. To enhance the stability of the numerical method, we employ a combination of the projection method with an implicit technique for treating the pressure on the free surfaces. The differential constitutive equation of the fluid is solved using a second-order Runge-Kutta scheme. The numerical technique is validated by performing a mesh refinement study on a pipe flow, and the numerical results presented include the simulation of two complex viscoelastic free surface flows: extrudate-swell problem and jet buckling phenomenon. © 2013 Elsevier B.V.

Determinação física e numérica de corridas de lama resultantes de ruptura de barreira retendo material viscoplástico

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Numerical study of the Ginzburg-Landau-Langevin equation: coherent structures and noise perturbation theory

Pós-graduação em Física - IFT

Migração por equação de onda em meios anisotrópicos com correção de amplitude

Este trabalho discute dois aspectos da migração em profundidade através da continuação para baixo dos campos de onda: o tratamento de modos evanescentes e a correção da amplitude dos eventos migrados. Estes dois aspectos são discutidos em meios isotrópicos e para uma classe de meios anisotrópicos. Migrações por diferenças finitas (FD) e por diferenças finitas e Fourier (FFD) podem ser instáveis em meios com forte variação lateral de velocidade. Estes métodos utilizam aproximações de Padé reais para representar o operador que descreve a propagação de ondas descendentes. Estas abordagens não são capazes de tratar corretamente os modos evanescentes, o que pode levar à instabilidades numéricas em meios com forte variação lateral de velocidade. Uma solução possível para esse problema é utilizar aproximação de Padé complexa, que consegue melhor representar os modos evanescentes associados às reflexões pós-críticas, e neste trabalho esta aproximação é utilizada para obter algoritmos FD e híbrido FD/FFD estáveis para migração em meios transversalmente isotrópicos com eixo de simetria vertical (VTI), mesmo na presença de forte variação nas propriedades elásticas do meio. A estabilidade dos algoritmos propostos para meios VTI foi validada através da resposta ao impulso do operador de migração e pela sua aplicação na migração de dados sintéticos, em meios fortemente heterogêneos. Métodos de migração por equação de onda em meios heterogêneos não tratam corretamente a amplitude dos eventos durante a propagação. As equações de onda unidirecionais tradicionais descrevem corretamente apenas a parte cinemática da propagação do campo de onda. Assim, para uma descrição correta das amplitudes deve-se usar as equações de onda unidirecionais de amplitude verdadeira. Em meios verticalmente heterogêneos, as equações de onda unidirecionais de amplitude verdadeira podem ser resolvidas analiticamente. Em meios lateralmente heterogêneos, essas equações não possuem uma solução analítica. Mesmo soluções numéricas tendem a ser instáveis. Para melhorar a compensação de amplitude na migração, em meios com variação lateral de velocidade, é proposto uma aproximação estável para solução da equação de onda unidirecional de amplitude verdadeira. Esta nova aproximação é implementada nas migrações split-step e diferenças finitas e Fourier (FFD). O algoritmo split-step com correção de amplitude foi estendido para meios VTI. A migração pré e pós-empilhamento de dados sintéticos, em meios isotrópicos e anisotrópicos, confirmam o melhor tratamento das amplitudes e estabilidade dos algoritmos propostos.

Análise de sensibilidade para estereotomografia em meios elípticos e anelípticos

O método de estereotomografia é estendido para meios com anisotropia arbitrária e implementado para meios com anisotropia elíptica e anelíptica. Os modelos elípticos e anelípticos apresentam somente três parâmetros. Isto faz com que eles sejam menos sensíveis a ambiguidade, causada pela cobertura limitada dos raios em experimentos sísmicos de superfície e VSP, do que modelos transversalmente isotrópicos ou ortorrômbicos. As correspondentes aproximações para superfície de vagarosidade limita a validade desta implementação para eventos qP com anisotropia suave. Experimentos numéricos mostram o potencial e as limitações da estereotomografia para estimar macro modelos de velocidade adequados para o imageamento na presença de anisotropia e a importância dos eventos de transmissão de experimentos VSP de multiplo afastamento modelo para o sucesso desta abordagem.

Migração FD 3D em profundidade usando aproximação de Padé complexa

A implementação convencional do método de migração por diferenças finitas 3D, usa a técnica de splitting inline e crossline para melhorar a eficiência computacional deste algoritmo. Esta abordagem torna o algoritmo eficiente computacionalmente, porém cria anisotropia numérica. Esta anisotropia numérica por sua vez, pode levar a falsos posicionamentos de refletores inclinados, especialmente refletores com grandes ângulos de mergulho. Neste trabalho, como objetivo de evitar o surgimento da anisotropia numérica, implementamos o operador de extrapolação do campo de onda para baixo sem usar a técnica splitting inline e crossline no domínio frequência-espaço via método de diferenças finitas implícito, usando a aproximação de Padé complexa. Comparamos a performance do algoritmo iterativo Bi-gradiente conjugado estabilizado (Bi-CGSTAB) com o multifrontal massively parallel solver (MUMPS) para resolver o sistema linear oriundo do método de migração por diferenças finitas. Verifica-se que usando a expansão de Padé complexa ao invés da expansão de Padé real, o algoritmo iterativo Bi-CGSTAB fica mais eficientes computacionalmente, ou seja, a expansão de Padé complexa atua como um precondicionador para este algoritmo iterativo. Como consequência, o algoritmo iterativo Bi-CGSTAB é bem mais eficiente computacionalmente que o MUMPS para resolver o sistema linear quando usado apenas um termo da expansão de Padé complexa. Para aproximações de grandes ângulos, métodos diretos são necessários. Para validar e avaliar as propriedades desses algoritmos de migração, usamos o modelo de sal SEG/EAGE para calcular a sua resposta ao impulso.

Migração FFD 3D em profundidade usando aproximação de Padé complexa

Implementações dos métodos de migração diferença finita e Fourier (FFD) usam fatoração direcional para acelerar a performance e economizar custo computacional. Entretanto essa técnica introduz anisotropia numérica que podem erroneamente posicionar os refletores em mergulho ao longo das direções em que o não foi aplicado a fatoração no operador de migração. Implementamos a migração FFD 3D, sem usar a técnica do fatoração direcional, no domínio da frequência usando aproximação de Padé complexa. Essa aproximação elimina a anisotropia numérica ao preço de maior custo computacional buscando a solução do campo de onda para um sistema linear de banda larga. Experimentos numéricos, tanto no modelo homogêneo e heterogêneo, mostram que a técnica da fatoração direcional produz notáveis erros de posicionamento dos refletores em meios com forte variação lateral de velocidade. Comparamos a performance de resolução do algoritmo de FFD usando o método iterativo gradiente biconjugado estabilizado (BICGSTAB) e o multifrontal massively parallel direct solver (MUMPS). Mostrando que a aproximação de Padé complexa é um eficiente precondicionador para o BICGSTAB, reduzindo o número de iterações em relação a aproximação de Padé real. O método iterativo BICGSTAB é mais eficiente que o método direto MUMPS, quando usamos apenas um termo da expansão de Padé complexa. Para maior ângulo de abertura do operador, mais termos da série são requeridos no operador de migração, e neste caso, a performance do método direto é mais eficiente. A validação do algoritmo e as propriedades da evolução computacional foram avaliadas para a resposta ao impulso do modelo de sal SEG/EAGE.

Numerical modeling of flow through an industrial burner orifice

This paper presents numerical modeling of a turbulent natural gas flow through a non-premixed industrial burner of a slab reheating furnace. The furnace is equipped with diffusion side swirl burners capable of utilizing natural gas or coke oven gas alternatively through the same nozzles. The study is focused on one of the burners of the preheating zone. Computational Fluid Dynamics simulation has been used to predict the burner orifice turbulent flow. Flow rate and pressure at burner upstream were validated by experimental measurements. The outcomes of the numerical modeling are analyzed for the different turbulence models in terms of pressure drop, velocity profiles, and orifice discharge coefficient. The standard, RNG, and Realizable k-epsilon models and Reynolds Stress Model (RSM) have been used. The main purpose of the numerical investigation is to determine the turbulence model that more consistently reproduces the experimental results of the flow through an industrial non-premixed burner orifice. The comparisons between simulations indicate that all the models tested satisfactorily and represent the experimental conditions. However, the Realizable k-epsilon model seems to be the most appropriate turbulence model, since it provides results that are quite similar to the RSM and RNG k-epsilon models, requiring only slightly more computational power than the standard k-epsilon model. (C) 2014 Elsevier Ltd. All rights reserved.

A real-time thermal field theoretical analysis of Kubo-type shear viscosity: Numerical understanding with simple examples

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

The NINJA-2 project: detecting and characterizing gravitational waveforms modelled using numerical binary black hole simulations

The Numerical INJection Analysis (NINJA) project is a collaborative effort between members of the numerical relativity and gravitational-wave (GW) astrophysics communities. The purpose of NINJA is to study the ability to detect GWs emitted from merging binary black holes (BBH) and recover their parameters with next-generation GW observatories. We report here on the results of the second NINJA project, NINJA-2, which employs 60 complete BBH hybrid waveforms consisting of a numerical portion modelling the late inspiral, merger, and ringdown stitched to a post-Newtonian portion modelling the early inspiral. In a 'blind injection challenge' similar to that conducted in recent Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory (LIGO) and Virgo science runs, we added seven hybrid waveforms to two months of data recoloured to predictions of Advanced LIGO (aLIGO) and Advanced Virgo (AdV) sensitivity curves during their first observing runs. The resulting data was analysed by GW detection algorithms and 6 of the waveforms were recovered with false alarm rates smaller than 1 in a thousand years. Parameter-estimation algorithms were run on each of these waveforms to explore the ability to constrain the masses, component angular momenta and sky position of these waveforms. We find that the strong degeneracy between the mass ratio and the BHs' angular momenta will make it difficult to precisely estimate these parameters with aLIGO and AdV. We also perform a large-scale Monte Carlo study to assess the ability to recover each of the 60 hybrid waveforms with early aLIGO and AdV sensitivity curves. Our results predict that early aLIGO and AdV will have a volume-weighted average sensitive distance of 300 Mpc (1 Gpc) for 10M circle dot + 10M circle dot (50M circle dot + 50M circle dot) BBH coalescences. We demonstrate that neglecting the component angular momenta in the waveform models used in matched-filtering will result in a reduction in sensitivity for systems with large component angular momenta. This reduction is estimated to be up to similar to 15% for 50M circle dot + 50M circle dot BBH coalescences with almost maximal angular momenta aligned with the orbit when using early aLIGO and AdV sensitivity curves.

Relaxation to Fixed Points in the Logistic and Cubic Maps: Analytical and Numerical Investigation

Convergence to a period one fixed point is investigated for both logistic and cubic maps. For the logistic map the relaxation to the fixed point is considered near a transcritical bifurcation while for the cubic map it is near a pitchfork bifurcation. We confirmed that the convergence to the fixed point in both logistic and cubic maps for a region close to the fixed point goes exponentially fast to the fixed point and with a relaxation time described by a power law of exponent -1. At the bifurcation point, the exponent is not universal and depends on the type of the bifurcation as well as on the nonlinearity of the map.