Numerical Solution of the Upper-Convected Maxwell Model for Three-Dimensional Free Surface Flows

This work presents a finite difference technique for simulating three-dimensional free surface flows governed by the Upper-Convected Maxwell (UCM) constitutive equation. A Marker-and-Cell approach is employed to represent the fluid free surface and formulations for calculating the non-Newtonian stress tensor on solid boundaries are developed. The complete free surface stress conditions are employed. The momentum equation is solved by an implicit technique while the UCM constitutive equation is integrated by the explicit Euler method. The resulting equations are solved by the finite difference method on a 3D-staggered grid. By using an exact solution for fully developed flow inside a pipe, validation and convergence results are provided. Numerical results include the simulation of the transient extrudate swell and the comparison between jet buckling of UCM and Newtonian fluids.

Análise dinâmica de vigas assimétricas em curva com parede fina e aberta submetidas a ação de carga móveis

Fundamentalmente, o presente trabalho faz uma análise elástica linear de pontes ou vigas curvas assimétricas de seção transversal aberta e de parede fina, com propriedades físicas, geométricas e raio de curvatura constantes ao longo do eixo baricêntrico. Para tanto, utilizaram-se as equações diferenciais de VLASOV considerando o acoplamento entre as deformações nas direções vertical, transversal, axial de torcão nal. Na solução do sistema de quatro equações com derivadas parciais foi utilizado um apropriado método numérico de integração (Diferenças Finitas Centrais). A análise divide-se, basicamente, em dois tipos: análise DINÂMICA e ESTATICA. Ambas são utilizadas também na determinação do coeficiente de impacto (C.M.D.). A primeira refere-se tanto na determinação das características dinâmicas básicas (frequências naturais e respectivos modos de vibração), como também na determinação da resposta dinâmica da viga, em tensões e deformações, para cargas móveis arbitrárias. Vigas com qualquer combinação das condições de contorno, incluindo bordos rotulados e engastados nas três direções de flexão e na torção, são consideradas. 0s resultados da análise teórica, obtidos pela aplicação de programas computacionais implementados em microcomputador (análise estática) e no computador B-6700 (análise dinâmica), são comparados tanto com os da bibliografia técnica como também com resultados experimentais, apresentando boa correlação.

Avaliação de métodos numéricos para precificação de derivativos: aplicação ao mercado brasileiro

Os objetivos deste trabalho foram (i) rever métodos numéricos para precificação de derivativos; e (ii) comparar os métodos assumindo que os preços de mercado refletem àqueles obtidos pela fórmula de Black Scholes para precificação de opções do tipo européia. Aplicamos estes métodos para precificar opções de compra da ações Telebrás. Os critérios de acurácia e de custo computacional foram utilizados para comparar os seguintes modelos binomial, Monte Carlo, e diferenças finitas. Os resultados indicam que o modelo binomial possui boa acurácia e custo baixo, seguido pelo Monte Carlo e diferenças finitas. Entretanto, o método Monte Carlo poderia ser usado quando o derivativo depende de mais de dois ativos-objetos. É recomendável usar o método de diferenças finitas quando se obtém uma equação diferencial parcial cuja solução é o valor do derivativo.

O rateio de ICMS por desempenho de municípios no Ceará e seu impacto em indicadores do sistema de avaliação da educação

De todo ICMS arrecadado pelos estados brasileiros, 25% é distribuído aos municípios. Os estados são responsáveis por definir as regras de distribuição de 25% destes 25% do ICMS que é transferido aos municípios, os outros 75% seguem o critério do Valor Adicionado Fiscal. Alguns estados alteraram suas leis para que a distribuição seja realizada em função do desempenho dos municípios em algumas áreas com o intuito de incentiva-lo a melhorarem sua performance em busca de uma maior fatia do ICMS. Seguindo esta lógica está o estado do Ceará onde 100% do ICMS distribuído segundo regras estaduais é calculado a partir do desempenho dos municípios em indicadores de resultado nas áreas da educação (72%), saúde (20%) e meio ambiente (8%). Este estudo tem como objetivo estimar o efeito que a mudança da Lei de distribuição do ICMS do Ceará teve em indicadores de resultado da área da educação: IDEB e Prova Brasil. Para tanto, foi utilizado o método da Dupla Diferença por meio da construção de grupos de controle e tratamento. Assim, comparou-se a evolução do desempenho, anteriormente e posteriormente à mudança, de municípios cearenses com municípios parecidos de estados vizinhos, porém, não submetidos a mesma regra de distribuição de ICMS. De forma complementar, foram feitas outras duas analises separando os municípios do estado do Ceará entre ganhadores e perdedores de recursos de ICMS com a mudança na Lei e entre os detentores dos melhores e piores desempenhos de PIB per capita. Os resultados apontam impactos positivos no desempenho dos municípios cearenses tanto no IDEB quanto na Prova Brasil. Mesmo os municípios que perderam recursos com mudança das regras de distribuição de ICMS, melhoraram sua performance na educação. Os municípios mais pobres do estado, que apresentam desempenho pior do que os municípios mais ricos, aumentaram o desempenho reduzindo a diferença de proficiência se comparada aos municípios mais ricos. Neste sentido, há indícios de que a mudança na Lei do ICMS implementada pelo estado do Ceará gerou impactos positivos no desempenho dos municípios no IDEB e na Prova Brasil.

Três ensaios em economia da educação

Essa tese é composta por três artigos na área de Economia da Educação que buscam investigar a questão do ensino médio técnico no Brasil. O primeiro e segundo artigos se inserem na literatura de avaliação de impacto dos tipos de ensino médio realizado, o de formação geral ou técnica, sobre os resultados do mercado de trabalho. Esse é um tema cada vez mais explorado em estudos empíricos internacionais, mas que ainda merece atenção dos pesquisadores no Brasil, seja para preencher lacunas no que se refere à identificação do efeito causal dessa política, seja porque o ensino técnico profissionalizante tenha se tornado alvo de maiores investimentos públicos nos últimos anos. Dessa forma, os dois artigos têm o propósito de estimar o efeito causal das habilidades técnicas adquiridas nos cursos técnicos de nível médio sobre os salários dos trabalhadores, no entanto se diferem pela fonte de dados utilizada. No primeiro artigo são utilizados os dados da Pesquisa Nacional por Amostra de Domicílios (IBGE) de 2007 e nossa contribuição está na estratégia de identificação do efeito causal, ao resolver o problema de auto seleção com o método de duplas diferenças (DD). Diversos testes de robustez foram realizados para dar suporte ao impacto positivo e estatisticamente significante que encontramos das habilidades técnicas sobre os salários, embora este seja restrito ao subgrupo de trabalhadores com no máximo o ensino médio completo. No segundo artigo foram utilizadas duas fontes de dados ainda não exploradas para esse fim, os microdados do ENEM (Exame Nacional do Ensino Médio) entre os anos de 2004 e 2006 e os dados da RAIS (Relação Anual de Informações Sociais) de 2009 a 2012 identificados por indivíduo (CPF). Por ser possível observar as notas dos jovens ao final do ensino médio, conseguimos separar os impactos do ensino médio técnico nos salários relacionados às habilidades técnicas específicas obtidas nos cursos técnicos, daqueles relacionados às habilidades gerais dos indivíduos (cognitivas ou não). Implementamos a estratégia de duplas diferenças e mais uma vez encontramos impacto positivo sobre os salários anuais dos jovens que concluíram o ensino médio técnico. Dessa vez nossos resultados são positivos tanto para os jovens que pararam seus estudos no ensino médio como para aqueles que concluíram o ensino superior. Verificamos a existência de heterogeneidade do efeito por região do país e nos quartis de distribuição de notas médias por escola no ENEM, indicando que os efeitos são crescentes com a qualidade oferecida pelas escolas. O terceiro artigo tem por objetivo estudar o mercado de trabalho no que diz respeito às ocupações tipicamente preenchidas por profissionais com nível médio técnico e analisar os diferenciais de salários dessas ocupações. A partir das ideias desenvolvidas no estudo, almejamos que ele seja orientador de políticas que relacionem educação técnica com demandas do mercado, com a finalidade de melhorar o matching entre formação e emprego. Entre as contribuições deste artigo estão a identificação e classificação das ocupações típicas de nível médio técnico pelo diferencial de salários, a correspondência entre as ocupações e as formações técnicas, a análise da atual oferta de vagas nos cursos correspondentes e o destaque para os cursos que parecem necessitar de maiores investimentos para o suprir as necessidades de mais profissionais.

Digestibility and metabolizable energy of maize gluten feed for dogs as measured by two different techniques

Maize gluten feed (MGF) is a co-product of wet milling of maize, and is composed of structures that remain after most starch, gluten and germ has been extracted from the grain. Although currently used in dog foods, its digestibility and energy values have not been documented. Two techniques were used to determine nutrient digestibility of MGF for dog foods. Both techniques used extruded diets fed to Beagle dogs, with six replicates per diet. The first study used a difference method in which 300 g/kg of a reference diet was replaced by MGF. Based on the difference method, the coefficient of total tract apparent digestibility (CTTAD) of MGF was 0.53 for dry matter (DM), 0.69 for crude protein (CP), 0.74 for fat, 0.99 for starch, and 0.55 for gross energy (GE). The calculated metabolizable energy (ME) of MGF was 7.99 MJ/kg (as-fed). The second study used a regression method and included a basal diet and a basal diet with 70, 140 and 210 g MGF/kg of diet (as a substitute for maize starch). Maize gluten feed inclusion resulted in a linear reduction of CTTAD of DM (R(2)=0.99; P<0.001), CP (R(2)=0.95; P=0.002), fat (R(2)=0.87; P=0.009). starch (R(2)=0.81; P<0.001), and GE (R(2)=0.99; P<0.001). Faecal production increased linearly from 56 g to 107 g/dog/d (R(2)=0.99; P<0.001), with a linear reduction of faecal DM (R(2)=0.99: P<0.001) and a linear increase in faecal lactic acid concentration (P<0.02). Both urine (R(2)=0.77; P=0.029) and faeces (R(2)=0.92: P=0.019) showed a linear reduction in pH. Results of ingredient MAD obtained by the regression and difference methods were close (6% or less of variation) for CP, fat, and starch, and also for ME content (1.4% higher for the difference method), but the two methods disagreed on calculated CTTAD of DM and organic matter. The high dietary fiber content of MGF (382 g/kg) may explain the low digestibility of this ingredient. Maize gluten feed could be a useful ingredient for formulations designed to have low energy or reduce the urine pH of dogs. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

Simulação numérica do fluxo hídrico subterrâneo na bacia hidrográfica do Rio Pitimbu RN

Urban centers in Pitimbu Watershed use significant groundwater sources for public supply. Therefore, studies in Dunas Barreiras aquifer are relevant to expand knowledge about it and help manage water resources in the region. An essential tool for this management is the numerical modeling of groundwater flow. In this work, we developed a groundwater flow model for Pitimbu Watershed, using the Visual Modflow, version 2.7.1., which uses finite difference method for solving the govern equation of the dynamics of groundwater flow. We carried out the numerical simulation of steady-state model for the entire region of the basin. The model was built in the geographical, geomorphological and hydrogeological study of the area, which defined the boundary conditions and the parameters required for the numerical calculation. Owing to unavailability of current data based on monitoring of the aquifer it was not possible to calibrate the model. However, the simulation results showed that the overall water balance approached zero, therefore satisfying the equation for the three-dimensional behavior of the head water in steady state. Variations in aquifer recharge data were made to verify the impact of this contribution on the water balance of the system, especially in the scenario in which recharge due to drains and sinks was removed. According to the results generated by Visual Modflow occurred significantly hydraulic head lowering, ranging from 16,4 to 82 feet of drawdown. With the results obtained, it can be said that modeling is performed as a valid tool for the management of water resources in Pitimbu River Basin, and to support new studies

Numerical simulation of drop impact and jet buckling problems using the eXtended Pom-Pom model

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Numerical solution of the eXtended Pom-Pom model for viscoelastic free surface flows

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

Evaluation of a bounded high order upwind scheme for 3D incompressible free surface flow computations

fit the context of normalized variable formulation (NVF) of Leonard and total variation diminishing (TVD) constraints of Harten. this paper presents an extension of it previous work by the authors for solving unsteady incompressible flow problems. The main contributions of the paper are threefold. First, it presents the results of the development and implementation of a bounded high order upwind adaptative QUICKEST scheme in the 3D robust code (Freeflow), for the numerical solution of the full incompressible Navier-Stokes equations. Second, it reports numerical simulation results for 1D hock tube problem, 2D impinging jet and 2D/3D broken clam flows. Furthermore, these results are compared with existing analytical and experimental data. and third, it presents the application of the numerical method for solving 3D free surface flow problems. (C) 2007 IMACS. Published by Elsevier B.V. All rights reserved,

Critical points in logistic growth curves and treatment comparisons

Several biological phenomena have a behavior over time mathematically characterized by a strong increasing function in the early stages of development, then by a less pronounced growth, sometimes showing stability. The separation between these phases is very important to the researcher, since the maintenance of a less productive phase results in uneconomical activity. In this report we present methods of determining critical points in logistic functions that separate the early stages of growth from the asymptotic phase, with the aim of establishing a stopping critical point in the growth and on this basis determine differences in treatments. The logistic growth model is fitted to experimental data of imbibition of arariba seeds (Centrolobium tomentosum). To determine stopping critical points the following methods were used: i) accelerating growth function, ii) tangent at the inflection point, iii) segmented regression; iv) modified segmented regression; v) non-significant difference; and vi) non-significant difference by simulation. The analysis of variance of the abscissas and ordinates of the breakpoints was performed with the objective of comparing treatments and methods used to determine the critical points. The methods of segmented regression and of the tangent at the inflection point lead to early stopping points, in comparison with other methods, with proportions ordinate/asymptote lower than 0.90. The non-significant difference method by simulation had higher values of abscissas for stopping point, with an average proportion ordinate/asymptote equal to 0.986. An intermediate proportion of 0.908 was observed for the acceleration function method.

Nutrient digestibility of degermed, dehulled corn, citrus pulp, and soy protein concentrate by barrows

This study was carried out to determine apparent ileal digestibility (AID) and apparent total tract digestibility (ATTD) of DM, CP, GE, and their respective digestible content of degermed dehulled corn (Zea mays), citrus pulp, and soy (Glycine max) protein concentrate by pigs using the difference method. Thirty-two barrows (28.1 +/- 1.6 kg of BW) were fed a corn-soybean meal basal diet or 1 of 3 diets formulated by replacing 30% of the basal diet with 30% of 1 of the test feedstuffs for 11 d. Chromic oxide (0.3%) was included in the diets. Feces were collected from days 7 to 11 by grab sampling and ileal digesta were collected after pigs were slaughtered on day 12. The AID of DM and AID and ATTD of GE of degermed corn (77.4, 88.7, and 77.7%) were greater (P < 0.05) than those observed in citrus pulp (50.3, 86.5, and 55.8%) and in soy protein concentrate (63.5, 85.1, and 59.4%), which did not differ (P > 0.05). The ATTD of CP, total digestible CP, and total DE of soy protein concentrate (87.5%, 500 g/kg, and 3739 kcal/kg) were higher (P < 0.05) than the values in degermed corn (81.7%, 57.5 g/kg, and 3330 kcal/kg), which were greater (P < 0.05) than those in citrus pulp (60.5%, 39.5 g/kg, and 3223 kcal/kg). Total and ileal digestible DM, AID of CP, and ileal DE of degermed corn (782 g/kg, 673 g/kg, 70.7%, and 2913 kcal/kg) and soy protein concentrate (778 g/kg, 570 g/kg, 78.7%, and 2878 kcal/kg) were similar (P > 0.05) and greater (P < 0.05) than those in citrus pulp (737 g/kg, 436 g/kg, 50.6%, and 2081 kcal/kg). Ileal digestible CP of degermed corn (49.8 g/kg) and citrus pulp (33.0 g/kg) did not differ (P > 0.05) but were smaller (P < 0.05) than the value found in soy protein concentrate (434 g/kg). The DM and energy from degermed corn are more efficiently digested by the pig than those from soy protein concentrate and citrus pulp. Soy protein concentrate was the best protein source evaluated in this study.

Numerical simulation of viscous three-dimensional flow over aerospace vehicles using Euler/boundary-layer zonal approach

This paper presents a viscous three-dimensional simulations coupling Euler and boundary layer codes for calculating flows over arbitrary surfaces. The governing equations are written in a general non orthogonal coordinate system. The Levy-Lees transformation generalized to three-dimensional flows is utilized. The inviscid properties are obtained from the Euler equations using the Beam and Warming implicit approximate factorization scheme. The resulting equations are discretized and approximated by a two-point fmitedifference numerical scheme. The code developed is validated and applied to the simulation of the flowfield over aerospace vehicle configurations. The results present good correlation with the available data.

Optimization procedures in the design of continuous induction hardening and tempering installations for magnetic steel bars

An inverse problem concerning the industrial process of steel bars hardening and tempering is considered. The associated optimization problem is formulated in terms of membership functions and, for the sake of comparison, also in terms of quadratic residuals; both geometric and electromagnetic design variables have been considered. The numerical solution is achieved by coupling a finite difference procedure for the calculation of the electromagnetic and thermal fields to a deterministic strategy of minimization based on modified Flctcher and Reeves method. © 1998 IEEE.

Noise reduction in speech signals using a TMS320C31 digital signal processor

This paper describes a speech enhancement system (SES) based on a TMS320C31 digital signal processor (DSP) for real-time application. The SES algorithm is based on a modified spectral subtraction method and a new speech activity detector (SAD) is used. The system presents a medium computational load and a sampling rate up to 18 kHz can be used. The goal is load and a sampling rate up to 18 kHz can be used. The goal is to use it to reduce noise in an analog telephone line.