Gravity-driven slug motion in capillary tubes

The velocity of a liquid slug falling in a capillary tube is lower than predicted for Poiseuille flow due to presence of menisci, whose shapes are determined by the complex interplay of capillary, viscous, and gravitational forces. Due to the presence of menisci, a capillary pressure proportional to surface curvature acts on the slug and streamlines are bent close to the interface, resulting in enhanced viscous dissipation at the wedges. To determine the origin of drag-force increase relative to Poiseuille flow, we compute the force resultant acting on the slug by integrating Navier-Stokes equations over the liquid volume. Invoking relationships from differential geometry we demonstrate that the additional drag is due to viscous forces only and that no capillary drag of hydrodynamic origin exists (i.e., due to hydrodynamic deformation of the interface). Requiring that the force resultant is zero, we derive scaling laws for the steady velocity in the limit of small capillary numbers by estimating the leading order viscous dissipation in the different regions of the slug (i.e., the unperturbed Poiseuille-like bulk, the static menisci close to the tube axis and the dynamic regions close to the contact lines). Considering both partial and complete wetting, we find that the relationship between dimensionless velocity and weight is, in general, nonlinear. Whereas the relationship obtained for complete-wetting conditions is found in agreement with the experimental data of Bico and Quere [J. Bico and D. Quere, J. Colloid Interface Sci. 243, 262 (2001)], the scaling law under partial-wetting conditions is validated by numerical simulations performed with the Volume of Fluid method. The simulated steady velocities agree with the behavior predicted by the theoretical scaling laws in presence and in absence of static contact angle hysteresis. The numerical simulations suggest that wedge-flow dissipation alone cannot account for the entire additional drag and that the non-Poiseuille dissipation in the static menisci (not considered in previous studies) has to be considered for large contact angles.

Esquemes de xifrat homomòrfics per a votació electrònica

This bachelor's degree thesis deals with homomorphic public-key cryptography, or in other words cryptosystems with special addition properties. Such cryptosystems are widely used in real life situations, for instance to make electronic voting secure. In Chapter 1 a few basic algebra results and other key concepts are introduced. Chapters 2 and 3 contain the algorithms and properties of the two cryptosystems which are considered to be the best for e-voting: Paillier and Joye-Libert. The thesis is concluded in Chapter 4, by comparing running times of the two above-mentioned cryptosystems, in simulations of real-life e-voting systems, with up to tens of thousands of voters, and different levels of security. Through these simulations, we discern the situations where each of the two cryptosystems is preferable.

Notas del primer seminario de integrabilidad de la Universitat Politècnica de Catalunya

Estas notas corresponden a las exposiciones presentadas en el \emph{Primer Seminario de Integrabilidad}, dentro de lo que se denomina \emph{Aula de Sistemas Din\'amicos}. Durante este evento se realizaron seis conferencias, todas presentadas por miembros del grupo de Sistemas Din\'amicos de la UPC. El programa desarrollado fue el siguiente:\\\begin{center}AULA DE SISTEMAS DIN\'AMICOS\end{center}\begin{center}\texttt{http://www.ma1.upc.es/recerca/seminaris/aulasd-cat.html}\end{center}\begin{center}SEMINARIO DE INTEGRABILIDAD\end{center}\begin{center}Martes 29 y Mi\'ercoles 30 de marzo de 2005\\Facultad de Matem\'aticas y Estad\'{\i}stica, UPC\\Aula: Seminario 1\end{center}\bigskip\begin{center}PROGRAMA Y RES\'UMENES\end{center}{\bf Martes 29 de marzo}\begin{itemize}\item15:30. Juan J. Morales-Ruiz. \emph{El problema de laintegrabilidad en Sistemas Din\'amicos}\medskip {\bf Resumen.} En esta presentaci\'on se pretende dar unaidea de conjunto, pero sin entrar en detalles, sobre las diversasnociones de integrabilidad, asociadas a nombres de matem\'aticostan ilustres como Liouville, Galois-Picard-Vessiot, Lie, Darboux,Kowalevskaya, Painlev\'e, Poincar\'e, Kolchin, Lax, etc. Adem\'astambi\'en mencionaremos la revoluci\'on que supuso en los a\~nossesenta del siglo pasado el descubrimiento de Gardner, Green,Kruskal y Miura sobre un nuevo m\'etodo para resolver en algunoscasos determinadas ecuaciones en derivadas parciales. \medskip\item16:00. David G\'omez-Ullate. \emph{Superintegrabilidad, pares deLax y modelos de $N-$cuerpos en el plano}\medskip{\bf Resumen.} Introduciremos algunas t\'ecnicas cl\'asicas paraconstruir modelos de N-cuerpos integrables, como los pares de Laxo la din\'amica de los ceros de un polinomio. Revisaremos lanoci\'on de integrabilidad Liouville y superintegrabilidad, ydiscutiremos un nuevo m\'etodo debido a F. Calogero para contruirmodelos de N-cuerpos en el plano con muchas \'orbitasperi\'odicas. La exposici\'on se acompa\~nar\'a de animaciones delmovimiento de los cuerpos, y se plantear\'an algunos problemasabiertos.\medskip\item17:00. Pausa\medskip\item17:30. Yuri Fedorov. \emph{An\'alisis de Kovalevskaya--Painlev\'ey Sistemas Algebraicamente Integrables}\medskip{\bf Resumen.} Muchos sistemas integrables poseen una propiedadremarcable: todas sus soluciones son funciones meromorfas deltiempo como una variable compleja. Tal comportamiento, que serefiere como propiedad de Kovalevskaya-Painleve (KP) y que se usafrecuentemente como una ensayo de integrabilidad, no es accidentaly tiene unas ra\'{\i}ces geom\'etricas profundas. En esta charladescribiremos una clase de tales sistemas (conocidos como lossistemas algebraicamente integrables) y subrayaremos suspropiedades geom\'etricas principales que permiten predecir laestructura de las soluciones complejas y adem\'as encontrarlasexpl\'{\i}citamente. Eso lo ilustraremos con algunos sistemas dela mec\'anica cl\'asica. Tambi\'en mencionaremos unasgeneralizaciones \'utiles de la noci\'on de integrabilidadalgebraica y de la propiedad KP.\end{itemize}\medskip{\bf Mi\'ercoles 30 de marzo}\begin{itemize}\item 15:30. Rafael Ram\'{\i}rez-Ros. \emph{El m\'etodo de Poincar\'e}\medskip{\bf Resumen.} Dado un sistema Hamiltoniano aut\'onomo cercano acompletamente integrable Poincar\'e prob\'o que, en general, noexiste ninguna integral primera adicional uniforme en elpar\'ametro de perturbaci\'on salvo el propio Hamiltoniano.Esbozaremos las ideas principales del m\'etodo de prueba ycomentaremos algunas extensiones y generalizaciones.\newpage\item16:30. Chara Pantazi. \emph{El M\'etodo de Darboux}\medskip{\bf Resumen.} Darboux, en 1878, present\'o su m\'etodo paraconstruir integrales primeras de campos vectoriales polinomialesutilizando sus curvas invariantes algebraicas. En estaexposici\'on presentaremos algunas extensiones del m\'etodocl\'asico de Darboux y tambi\'en algunas aplicaciones.\medskip\item17:30. Pausa\medskip\item18:00. Juan J. Morales-Ruiz. \emph{M\'etodos recientes paradetectar la no integrabilidad}\medskip{\bf Resumen.} En 1982 Ziglin utiliza la estructura de laecuaci\'on en variaciones de Poincar\'e (sobre una curva integralparticular) como una herramienta fundamental para detectar la nointegrabilidad de un sistema Hamiltoniano. En esta charla sepretende dar una idea de esta aproximaci\'on a la nointegrabilidad, junto con t\'ecnicas m\'as recientes queinvolucran la teor\'{\i}a de Galois de ecuaciones diferencialeslineales, haciendo \'enfasis en los ejemplos m\'as que en lateor\'{\i}a general. Ilustraremos estos m\'etodos con resultadossobre la no integrabilidad de algunos problemas de $N$ cuerpos enMec\'anica Celeste.\end{itemize}

Un método para sacar raíces cuadradas exactas

En este art\'\i culo se presenta, con una gran variedad de ejemplos, unm\'etodo para sacar ra\'\i ces cuadradas exactas. Este m\'etodo se present\'opor primera vez hace 15 a\~nos con el nombre de ley Costeana, pero adiferencia de ahora se enfatiza en el hecho que puede ser implementadoen el curso de cuarto de primaria, al cual asiste la autora (primer autor)de este articulo.

Aplicaciones de la Teoría de Matrices en Matemática Discreta

Se describen algunas aplicaciones de la teoría de matrices a diversos temas pertenecientes alámbito de la matem\'atica discreta.

Using MILP to plan holidays and working hours under an annualised hours agreement

Annualising work hours (AH) is a means of achievement flexibility in the use of human resources to face the seasonal nature of demand. In Corominas et al. (1) two MILP models are used to solve the problem of planning staff working hours with annual horizon. The costs due to overtime and to the employment of temporary workers are minimised, and the distribution of working time over the course of the year for each worker and the distribution of working time provided by temporary workers are regularised.In the aforementioned paper, the following is assumed: (i) the holiday weeks are fixed a priori and (ii) the workers are from different categories who are able to perform specific type of task have se same efficiency; moreover, the values of the binary variables (and others) in the second model are fixed to those in the first model (thus, in the second model these will intervene as constants and not as variables, resulting in an LP model).In the present paper, these assumptions are relaxed and a more general problem is solved. The computational experiment leads to the conclusion that MILP is a technique suited to dealing with the problem.

La cubierta plana, un paseo por su historia

L’exposició “La cubierta plana, un paseo por su historia” pretén fer un recorregut per aquells moments de la nostra tradició arquitectònica en els quals el terrat ha tingut un paper cabdal. Les raons del seu èxit no poden cercar-se tan sols en el desenvolupament tecnològic, més aviat es poden trobar en la capacitat del terrat de ser usat i gaudit com una estança exterior dels edificis.Es tracta, doncs, d’una proposta de divulgació del coneixement actual sobre la coberta plana mitjançant documents i imatges d’època on el lector serà convidat a reconèixer els fils de la tradició que relliguen les més modernes propostes amb els terrats de l’arquitectura popular, pràcticament desapareguts.L’exposició està estructurada en sis blocs: 1. Inicis mítics i espais de l’habitar; 2. Mirades al món preindustrial: terrats a les arquitectures vernaculars; 3. Mirades al món preindustrial: àtics i balustrades en l’arquitectura del classicisme; 4. Els efectes de la industrialització: un nou impuls al terrat; 5. Moviment Modern: racionalisme, abstracció i metàfora de la màquina; i, 6. La coberta plana en un món global. La proposta invita als professionals a reflexionar sobre els lligams indestriables entre arquitectura i construcció.

L’obra vista a l’arquitectura catalana. Primeres notes

La construcció catalana dels darrers dos-cents anys no es pot entendre sense parlar del maó. El maó en va ser el material de construcció per excel·lència –amb el qual es bastiren parets, sostres, voltes d’escala, terrats i envans– i, a partir d’un cert moment, va passar a formar part del repertori expressiu de les façanes dels edificis. En aquestes notes ens proposem reflexionar sobre aquest segon punt: el de l‘aparença del maó. Es tracta d'un article introductori per a un llibre mai publicat del grup d’empreses Almirall (2002).

Reconstruction of networks from their betweenness centrality

In this paper we study the reconstruction of a network topology from the values of its betweenness centrality, a measure of the influence of each of its nodes in the dissemination of information over the network. We consider a simple metaheuristic, simulated annealing, as the combinatorial optimization method to generate the network from the values of the betweenness centrality. We compare the performance of this technique when reconstructing different categories of networks –random, regular, small-world, scale-free and clustered–. We show that the method allows an exact reconstruction of small networks and leads to good topological approximations in the case of networks with larger orders. The method can be used to generate a quasi-optimal topology fora communication network from a list with the values of the maximum allowable traffic for each node.

A note on the degree sequences of graphs with restrictions

Degree sequences of some types of graphs will be studied and characterizedin this paper.

Arquitectura, construcció i ciutat en la Història d'Occident, 1 El món antic

Arquitectura, construcció i ciutat en la història d'occident és un llibre que vol relacionar aquests tres conceptes i, a la vegada, projectar-los en la complexitat de la nostra cultura.Aquest volum sobre el món antic posa de manifest, des de Grècia fins a Bizanci, els fets més rellevants i els edificis més característics d'una arquitectura eterna, tot subratllant-ne les arrels mediterrànies.

Estudi de revistes de matemàtiques: Universitat de Barcelona (UB), Universitat Politècnica de Catalunya (UPC), Consorci de Biblioteques Universitàries de Catalunya (CBUC)

L’origen del present estudi s’emmarca dins l’àmbit d’actuació Col∙leccions bibliogràfiques, serveis bibliotecaris i instal∙lacions del Pla estratègic de les biblioteques de la UPC Digital per al període 2012‐2014 i dins dels objectius 2013 de la Biblioteca de la Facultat de Matemàtiques i Estadística (FME).

Emmy Noether: her heritage

Emmy Noether is my role model for the following reasons. She is one of the most important mathematician and physicists of the 20 century; She fought to be a scientist in times where women were not allowed to be one; She was a leader that gathered around her a large school of students and collaborators. In the lecture these reasons will be substantiated with historical facts. In addition, a general assessment of the significance of her ideas and works, from her times until today, will be advanced.

Pere Puig i Adam: ahir, avui i sempre

El tema central d'aquesta Lliçó serà doncs la figura emblemàtica del gran professor i matemàtic català Pere Puig i Adam (1900-1960). Si bé el centenari del seu naixement ja justifica per si mateix l'oportunitat de l'homenatge, hi ha un valor afegit al fet de parlar d'en Pere Puig i Adam : tots nosaltres com a catalans i com a gent de Matemàtiques podem unir a l'orgull de rememorar una figura senyera del nostre passat científic, el goig de conservar avui el seu patrimoni i el deure de projectar el seu exemple vers el nostre futur. Així doncs parlarem de qui va ser i qué va fer en Pere Puig i Adam, per després analitzar, amb ulls d'avui, la vigència i possible projecció del seu llegat.

Einstein: física, tecnologia i matemàtiques

"L’any 2005 fou declarat Any Mundial de la Física. Coincideix amb el centenari de publicacions d’Albert Einstein sobre el moviment brownià, sobre els quanta de llum i sobre relativitat especial. Les idees d’Einstein publicades fa un segle van canviar per sempre la manera d’entendre la física..."