Simulación de componentes no estacionarias de viento en orografías complejas

Realistic operation of helicopter flight simulators in complex topographies (such as urban environments) requires appropriate prediction of the incoming wind, and this prediction should be made in real time. Unfortunately, the wind topology around complex topographies shows time-dependent, fully nonlinear, turbulent patterns (i.e., wakes) whose simulation cannot be made using computationally inexpensive tools based on corrected potential approximations. Instead, the full Navier-Stokes plus some kind of turbulent modeling is necessary, which is quite computationally expensive. The complete unsteady flow depends on two parameters, namely the velocity and orientation of the free stream flow. The aim of this MSc thesis is to develop a methodology for the real time simulation of these complex flows. For simplicity, the flow around a single building (20 mx20 m cross section and 100 m height) is considered, with free stream velocity in the range 5-25 m/s. Because of the square cross section, the problem shows two reflection symmetries, which allows for restricting the orientations to the range 0° < a. < 45°. The methodology includes an offline preprocess and the online operation. The preprocess consists in three steps: An appropriate, unstructured mesh is selected in which the flow is sim¬ulated using OpenFOAM, and this is done for 33 combinations of 3 free stream intensities and 11 orientations. For each of these, the simulation proceeds for a sufficiently large time as to eliminate transients. This step is quite computationally expensive. Each flow field is post-processed using a combination of proper orthogonal decomposition, fast Fourier transform, and a convenient optimization tool, which identifies the relevant frequencies (namely, both the basic frequencies and their harmonics) and modes in the computational mesh. This combination includes several new ingredients to filter errors out and identify the relevant spatio-temporal patterns. Note that, in principle, the basic frequencies depend on both the intensity and the orientation of the free stream flow. The outcome of this step is a set of modes (vectors containing the three velocity components at all mesh points) for the various Fourier components, intensities, and orientations, which can be organized as a third order tensor. This step is fairly computationally inexpensive. The above mentioned tensor is treated using a combination of truncated high order singular value, decomposition and appropriate one-dimensional interpolation (as in Lorente, Velazquez, Vega, J. Aircraft, 45 (2008) 1779-1788). The outcome is a tensor representation of both the relevant fre¬quencies and the associated Fourier modes for a given pair of values of the free stream flow intensity and orientation. This step is fairly compu¬tationally inexpensive. The online, operation requires just reconstructing the time-dependent flow field from its Fourier representation, which is extremely computationally inex¬pensive. The whole method is quite robust.

Análise dos esforços de alta intensidade de jogadores de futebol profissional

Universidade Estadual de Campinas . Faculdade de Educação Física

Analysis of breast cancer by small angle X-ray scattering (SAXS)

Small angle X-ray scattering (SAXS) images of normal breast tissue and benign and malignant breast tumour tissues, fixed in formalin, were measured at the momentum transfer range of 0.063 nm(-1) <= q (=4 pi sin(theta/2)/lambda) <= 2.720 nm(-1). Four intrinsic parameters were extracted from the scattering profiles (1D SAXS image reduced) and, from the combination of these parameters, another three parameters were also created. All parameters, intrinsic and derived, were subject to discriminant analysis, and it was verified that parameters such as the area of diffuse scatter at the momentum transfer range 0.50 <= q <= 0.56 nm(-1), the ratio between areas of fifth-order axial and third-order lateral peaks and third-order axial spacing provide the most significant information for diagnosis (p < 0.001). Thus, in this work it was verified that by combining these three parameters it was possible to classify human breast tissues as normal, benign lesion or malignant lesion with a sensitivity of 83% and a specificity of 100%.

Characterization of the Biocompatible Magnetic Colloid on the Basis of Fe(3)O(4) Nanoparticles Coated with Dextran, Used as Contrast Agent in Magnetic Resonance Imaging

The magnetic resonance imaging contrast agent, the so-called Endorem (TM) colloidal suspension on the basis of superparamagnetic iron oxide nanoparticles (mean diameter of 5.5 nm) coated with dextran, were characterized on the basis of several measurement techniques to determine the parameters of their most important physical and chemical properties. It is assumed that each nanoparticle is consisted of Fe(3)O(4) monodomain and it was observed that its oxidation to gamma-Fe(2)O(3) occurs at 253.1 degrees C. The Mossbauer spectroscopy have shown a superparamagnetic behavior of the magnetic nanoparticles. The Magnetic Resonance results show an increase of the relaxation times T(1), T(2), and T(2)* with decreasing concentration of iron oxide nanoparticles. The relaxation effects of SPIONs contrast agents are influenced by their local concentration as well as the applied field strength and the environment in which these agents interact with surrounding protons. The proton relaxation rates presented a linear behavior with concentration. The measured values of thermooptic coefficient partial derivative n/partial derivative T, thermal conductivity K, optical birefringence Delta n(0), nonlinear refractive index n(2), nonlinear absorption beta` and third-order nonlinear susceptibility vertical bar chi((3))vertical bar are also reported.

Covariance functions for body weight from birth to maturity in Nellore cows

The objective of this study was to estimate (co)variance functions using random regression models on Legendre polynomials for the analysis of repeated measures of BW from birth to adult age. A total of 82,064 records from 8,145 females were analyzed. Different models were compared. The models included additive direct and maternal effects, and animal and maternal permanent environmental effects as random terms. Contemporary group and dam age at calving (linear and quadratic effect) were included as fixed effects, and orthogonal Legendre polynomials of animal age (cubic regression) were considered as random co-variables. Eight models with polynomials of third to sixth order were used to describe additive direct and maternal effects, and animal and maternal permanent environmental effects. Residual effects were modeled using 1 (i.e., assuming homogeneity of variances across all ages) or 5 age classes. The model with 5 classes was the best to describe the trajectory of residuals along the growth curve. The model including fourth- and sixth-order polynomials for additive direct and animal permanent environmental effects, respectively, and third-order polynomials for maternal genetic and maternal permanent environmental effects were the best. Estimates of (co) variance obtained with the multi-trait and random regression models were similar. Direct heritability estimates obtained with the random regression models followed a trend similar to that obtained with the multi-trait model. The largest estimates of maternal heritability were those of BW taken close to 240 d of age. In general, estimates of correlation between BW from birth to 8 yr of age decreased with increasing distance between ages.

Investigation of the flow field of a highly heated jet of air

Measurements of mean and fluctuating velocity and temperature and their self- and cross-products to the third-order are presented for a heated axisymmetric air jet. Froude numbers in the range of 3500 13,190, Reynolds numbers in the range of 3470-8500 and non-dimensional streamwise distances. X*, from 0.27 to 1.98 are covered by the data. It was found that turbulence intensity decreases for the heated jet in the region between the inertia dominated and the buoyancy dominated regions which is contrary to findings with helium jets mixing with ambient air to produce density fluctuations. The effects of heating on the turbulent kinetic energy budget and the temperature variance budget show small differences for the inertia dominated region and the intermediate region which help to explain the transition process to the far field plume region. Constants are evaluated for the isotropic eddy diffusivity and generalised gradient hypothesis models as well as the scalar variance model. No significant effect of heating on the dissipation time-scale ratio was found. A novel wire array with an inclined cold wire was used. Measurements obtained with this probe are found to lead to asymmetries in some of the higher-order products. Further investigation suggested that the asymmetries are attributable to an as yet unreported interference effect produced by the leading prong of the inclined temperature wire, The effect may also have implications for inclined velocity wires which contain a temperature component when used in heated flows. (C) 2002 Elsevier Science Inc. All rights reserved.

Organised turbulence over mobile and immobile hydraulically rough boundaries

33rd IAHR Congress: Water Engineering for a Sustainable Environment

BAW notch filter for WiMAX applications

Als darrers anys la necessitat de connectar-se a internet des de qualsevol lloc s’ha incrementat exponencialment sobretot de manera inalàmbrica. Degut al finit espectre radioelèctric es tendeix a aprofitar totes les franges freqüencials d’aquest convivint diferents sistemes en franges properes podent induir-se interferències mútuament. Per evitar aquestes interferències es requereix de filtres a tots els dispositius els quals aïllin un sistema del adjacent. En aquest projecte es dóna una solució al cas concret de la convivència entre els sistemes Wi-Fi y WiMAX eliminant la banda Wi-Fi interferent en sistemes WiMAX. Aquesta solució consisteix en el disseny d’un filtre banda eliminada d’ordre 3 implementat mitjançant tecnologia BAW a partir de l’estructura y especificacions d’un filtre comercial. A més també es fa un petit estudi per veure si seria interessant una millora en els processos de fabricació del filtre per part del fabricant.

Wigner higher-order spectra: definition, properties, computation and application to transient signal analysis

The Wigner higher order moment spectra (WHOS)are defined as extensions of the Wigner-Ville distribution (WD)to higher order moment spectra domains. A general class oftime-frequency higher order moment spectra is also defined interms of arbitrary higher order moments of the signal as generalizations of the Cohen’s general class of time-frequency representations. The properties of the general class of time-frequency higher order moment spectra can be related to theproperties of WHOS which are, in fact, extensions of the properties of the WD. Discrete time and frequency Wigner higherorder moment spectra (DTF-WHOS) distributions are introduced for signal processing applications and are shown to beimplemented with two FFT-based algorithms. One applicationis presented where the Wigner bispectrum (WB), which is aWHOS in the third-order moment domain, is utilized for thedetection of transient signals embedded in noise. The WB iscompared with the WD in terms of simulation examples andanalysis of real sonar data. It is shown that better detectionschemes can be derived, in low signal-to-noise ratio, when theWB is applied.

Estudo espectroscópico de vidros a base de aluminato de cálcio contendo Nd3+

Multicomponent ( Al2O3, CaO, SiO2, MgO) calcium aluminate-based glasses containing Nd3+ were prepared in order to evaluate their possibilities as laser host materials. The refractive index, UV-visible-near IR absorption spectrum, IR and visible luminescence spectra, and fluorescence decay time were measured. Judd-Ofelt model was used to obtain experimental intensity parameters ( omega2, omega4 and omega6), emission cross-section, radiative lifetimes, emission branching ratios and quantum efficiency.

Otimizaçâo das condições de preparação de eletrodos à base de carbono cerâmico utilizando-se planejamento fatorial

Different parameters of carbon ceramic electrodes (CCE) preparation, such as type of precursor, carbon material, catalyst amount, among others, significantly influence the morphological properties and consequently their electrochemical responses. This paper describes a 2³ factorial design (2 factors and 3 levels with central point replicates), which the factors analyzed were catalyst amount (HCl 12 mol L-1), graphite/precursor ratio, and precursor type (TEOS - tetraethoxysilane and MTMOS - methyltrimetoxysilane). The design resulted in a significant third order interaction for peak current values (Ipa) and a second order interaction for potential difference (ΔE), between thefactors studied, which could not be observed when using an univariated study.

Improving sampling, optimization and feature extraction in Boltzmann machines

L’apprentissage supervisé de réseaux hiérarchiques à grande échelle connaît présentement un succès fulgurant. Malgré cette effervescence, l’apprentissage non-supervisé représente toujours, selon plusieurs chercheurs, un élément clé de l’Intelligence Artificielle, où les agents doivent apprendre à partir d’un nombre potentiellement limité de données. Cette thèse s’inscrit dans cette pensée et aborde divers sujets de recherche liés au problème d’estimation de densité par l’entremise des machines de Boltzmann (BM), modèles graphiques probabilistes au coeur de l’apprentissage profond. Nos contributions touchent les domaines de l’échantillonnage, l’estimation de fonctions de partition, l’optimisation ainsi que l’apprentissage de représentations invariantes. Cette thèse débute par l’exposition d’un nouvel algorithme d'échantillonnage adaptatif, qui ajuste (de fa ̧con automatique) la température des chaînes de Markov sous simulation, afin de maintenir une vitesse de convergence élevée tout au long de l’apprentissage. Lorsqu’utilisé dans le contexte de l’apprentissage par maximum de vraisemblance stochastique (SML), notre algorithme engendre une robustesse accrue face à la sélection du taux d’apprentissage, ainsi qu’une meilleure vitesse de convergence. Nos résultats sont présent ́es dans le domaine des BMs, mais la méthode est générale et applicable à l’apprentissage de tout modèle probabiliste exploitant l’échantillonnage par chaînes de Markov. Tandis que le gradient du maximum de vraisemblance peut-être approximé par échantillonnage, l’évaluation de la log-vraisemblance nécessite un estimé de la fonction de partition. Contrairement aux approches traditionnelles qui considèrent un modèle donné comme une boîte noire, nous proposons plutôt d’exploiter la dynamique de l’apprentissage en estimant les changements successifs de log-partition encourus à chaque mise à jour des paramètres. Le problème d’estimation est reformulé comme un problème d’inférence similaire au filtre de Kalman, mais sur un graphe bi-dimensionnel, où les dimensions correspondent aux axes du temps et au paramètre de température. Sur le thème de l’optimisation, nous présentons également un algorithme permettant d’appliquer, de manière efficace, le gradient naturel à des machines de Boltzmann comportant des milliers d’unités. Jusqu’à présent, son adoption était limitée par son haut coût computationel ainsi que sa demande en mémoire. Notre algorithme, Metric-Free Natural Gradient (MFNG), permet d’éviter le calcul explicite de la matrice d’information de Fisher (et son inverse) en exploitant un solveur linéaire combiné à un produit matrice-vecteur efficace. L’algorithme est prometteur: en terme du nombre d’évaluations de fonctions, MFNG converge plus rapidement que SML. Son implémentation demeure malheureusement inefficace en temps de calcul. Ces travaux explorent également les mécanismes sous-jacents à l’apprentissage de représentations invariantes. À cette fin, nous utilisons la famille de machines de Boltzmann restreintes “spike & slab” (ssRBM), que nous modifions afin de pouvoir modéliser des distributions binaires et parcimonieuses. Les variables latentes binaires de la ssRBM peuvent être rendues invariantes à un sous-espace vectoriel, en associant à chacune d’elles, un vecteur de variables latentes continues (dénommées “slabs”). Ceci se traduit par une invariance accrue au niveau de la représentation et un meilleur taux de classification lorsque peu de données étiquetées sont disponibles. Nous terminons cette thèse sur un sujet ambitieux: l’apprentissage de représentations pouvant séparer les facteurs de variations présents dans le signal d’entrée. Nous proposons une solution à base de ssRBM bilinéaire (avec deux groupes de facteurs latents) et formulons le problème comme l’un de “pooling” dans des sous-espaces vectoriels complémentaires.

Essays in macro finance and monetary economics

Les questions abordées dans les deux premiers articles de ma thèse cherchent à comprendre les facteurs économiques qui affectent la structure à terme des taux d'intérêt et la prime de risque. Je construis des modèles non linéaires d'équilibre général en y intégrant des obligations de différentes échéances. Spécifiquement, le premier article a pour objectif de comprendre la relation entre les facteurs macroéconomiques et le niveau de prime de risque dans un cadre Néo-keynésien d'équilibre général avec incertitude. L'incertitude dans le modèle provient de trois sources : les chocs de productivité, les chocs monétaires et les chocs de préférences. Le modèle comporte deux types de rigidités réelles à savoir la formation des habitudes dans les préférences et les coûts d'ajustement du stock de capital. Le modèle est résolu par la méthode des perturbations à l'ordre deux et calibré à l'économie américaine. Puisque la prime de risque est par nature une compensation pour le risque, l'approximation d'ordre deux implique que la prime de risque est une combinaison linéaire des volatilités des trois chocs. Les résultats montrent qu'avec les paramètres calibrés, les chocs réels (productivité et préférences) jouent un rôle plus important dans la détermination du niveau de la prime de risque relativement aux chocs monétaires. Je montre que contrairement aux travaux précédents (dans lesquels le capital de production est fixe), l'effet du paramètre de la formation des habitudes sur la prime de risque dépend du degré des coûts d'ajustement du capital. Lorsque les coûts d'ajustement du capital sont élevés au point que le stock de capital est fixe à l'équilibre, une augmentation du paramètre de formation des habitudes entraine une augmentation de la prime de risque. Par contre, lorsque les agents peuvent librement ajuster le stock de capital sans coûts, l'effet du paramètre de la formation des habitudes sur la prime de risque est négligeable. Ce résultat s'explique par le fait que lorsque le stock de capital peut être ajusté sans coûts, cela ouvre un canal additionnel de lissage de consommation pour les agents. Par conséquent, l'effet de la formation des habitudes sur la prime de risque est amoindri. En outre, les résultats montrent que la façon dont la banque centrale conduit sa politique monétaire a un effet sur la prime de risque. Plus la banque centrale est agressive vis-à-vis de l'inflation, plus la prime de risque diminue et vice versa. Cela est due au fait que lorsque la banque centrale combat l'inflation cela entraine une baisse de la variance de l'inflation. Par suite, la prime de risque due au risque d'inflation diminue. Dans le deuxième article, je fais une extension du premier article en utilisant des préférences récursives de type Epstein -- Zin et en permettant aux volatilités conditionnelles des chocs de varier avec le temps. L'emploi de ce cadre est motivé par deux raisons. D'abord des études récentes (Doh, 2010, Rudebusch and Swanson, 2012) ont montré que ces préférences sont appropriées pour l'analyse du prix des actifs dans les modèles d'équilibre général. Ensuite, l'hétéroscedasticité est une caractéristique courante des données économiques et financières. Cela implique que contrairement au premier article, l'incertitude varie dans le temps. Le cadre dans cet article est donc plus général et plus réaliste que celui du premier article. L'objectif principal de cet article est d'examiner l'impact des chocs de volatilités conditionnelles sur le niveau et la dynamique des taux d'intérêt et de la prime de risque. Puisque la prime de risque est constante a l'approximation d'ordre deux, le modèle est résolu par la méthode des perturbations avec une approximation d'ordre trois. Ainsi on obtient une prime de risque qui varie dans le temps. L'avantage d'introduire des chocs de volatilités conditionnelles est que cela induit des variables d'état supplémentaires qui apportent une contribution additionnelle à la dynamique de la prime de risque. Je montre que l'approximation d'ordre trois implique que les primes de risque ont une représentation de type ARCH-M (Autoregressive Conditional Heteroscedasticty in Mean) comme celui introduit par Engle, Lilien et Robins (1987). La différence est que dans ce modèle les paramètres sont structurels et les volatilités sont des volatilités conditionnelles de chocs économiques et non celles des variables elles-mêmes. J'estime les paramètres du modèle par la méthode des moments simulés (SMM) en utilisant des données de l'économie américaine. Les résultats de l'estimation montrent qu'il y a une évidence de volatilité stochastique dans les trois chocs. De plus, la contribution des volatilités conditionnelles des chocs au niveau et à la dynamique de la prime de risque est significative. En particulier, les effets des volatilités conditionnelles des chocs de productivité et de préférences sont significatifs. La volatilité conditionnelle du choc de productivité contribue positivement aux moyennes et aux écart-types des primes de risque. Ces contributions varient avec la maturité des bonds. La volatilité conditionnelle du choc de préférences quant à elle contribue négativement aux moyennes et positivement aux variances des primes de risque. Quant au choc de volatilité de la politique monétaire, son impact sur les primes de risque est négligeable. Le troisième article (coécrit avec Eric Schaling, Alain Kabundi, révisé et resoumis au journal of Economic Modelling) traite de l'hétérogénéité dans la formation des attentes d'inflation de divers groupes économiques et de leur impact sur la politique monétaire en Afrique du sud. La question principale est d'examiner si différents groupes d'agents économiques forment leurs attentes d'inflation de la même façon et s'ils perçoivent de la même façon la politique monétaire de la banque centrale (South African Reserve Bank). Ainsi on spécifie un modèle de prédiction d'inflation qui nous permet de tester l'arrimage des attentes d'inflation à la bande d'inflation cible (3% - 6%) de la banque centrale. Les données utilisées sont des données d'enquête réalisée par la banque centrale auprès de trois groupes d'agents : les analystes financiers, les firmes et les syndicats. On exploite donc la structure de panel des données pour tester l'hétérogénéité dans les attentes d'inflation et déduire leur perception de la politique monétaire. Les résultats montrent qu'il y a évidence d'hétérogénéité dans la manière dont les différents groupes forment leurs attentes. Les attentes des analystes financiers sont arrimées à la bande d'inflation cible alors que celles des firmes et des syndicats ne sont pas arrimées. En effet, les firmes et les syndicats accordent un poids significatif à l'inflation retardée d'une période et leurs prédictions varient avec l'inflation réalisée (retardée). Ce qui dénote un manque de crédibilité parfaite de la banque centrale au vu de ces agents.

Effect of annealing on the spectral and nonlinear optical characteristics of thin films of nano-ZnO

The annealing effect on the spectral and nonlinear optical NLO characteristics of ZnO thin films deposited on quartz substrates by sol-gel process is investigated. As the annealing temperature increases from 300–1050 °C, there is a decrease in the band gap, which indicates the changes of the interface of ZnO. ZnO is reported to show two emission bands, an ultraviolet UV emission band and another in the green region. The intensity of the UV peak remains the same while the intensity of the visible peak increases with increase in annealing temperature. The role of oxygen in ZnO thin films during the annealing process is important to the change in optical properties. The mechanism of the luminescence suggests that UV luminescence of ZnO thin films is related to the transition from conduction band edge to valence band, and green luminescence is caused by the transition from deep donor level to valence band due to oxygen vacancies. The NLO response of these samples is studied using nanosecond laser pulses at off-resonance wavelengths. The nonlinear absorption coefficient increases from 2.9 ×10−6 to 1.0 ×10−4 m/W when the annealing temperature is increased from 300 to 1050 °C, mainly due to the enhancement of interfacial state and exciton oscillator strength. The third order optical susceptibility x(3) increases with increase in annealing temperature (T) within the range of our investigations. In the weak confinement regime, T2.4 dependence of x(3) is obtained for ZnO thin films. The role of annealing temperature on the optical limiting response is also studied.

Nonlinear optical characteristics of self-assembled films of ZnO

In the present work, we have investigated the nonlinear optical properties of self-assembled films formed from ZnO colloidal spheres by z-scan technique. The sign of the nonlinear component of refractive index of the material remains the same; however, a switching from reverse saturable absorption to saturable absorption has been observed as the material changes from colloid to self-assembled film. These different nonlinear characteristics can be mainly attributed to ZnO defect states and electronic effects when the colloidal solution is transformed into self-assembled monolayers. We investigated the intensity, wavelength and size dependence of saturable and reverse saturable absorption of ZnO self-assembled films and colloids. Values of the imaginary part of third-order susceptibility are calculated for particles of size in the range 20–300 nm at different intensity levels ranging from 40 to 325MW/cm2 within the wavelength range of 450–650 nm.