Análise dos erros na estimação de gradientes em malhas de Voronoi

Este trabalho apresenta um estudo teórico e numérico sobre os erros que ocorrem nos cálculos de gradientes em malhas não estruturadas constituídas pelo diagrama de Voronoi, malhas estas, formadas também pela triangulação de Delaunay. As malhas adotadas, no trabalho, foram as malhas cartesianas e as malhas triangulares, esta última é gerada pela divisão de um quadrado em dois ou quatro triângulos iguais. Para tal análise, adotamos a escolha de três metodologias distintas para o cálculo dos gradientes: método de Green Gauss, método do Mínimo Resíduo Quadrático e método da Média do Gradiente Projetado Corrigido. O texto se baseia em dois enfoques principais: mostrar que as equações de erros dadas pelos gradientes podem ser semelhantes, porém com sinais opostos, para pontos de cálculos em volumes vizinhos e que a ordem do erro das equações analíticas pode ser melhorada em malhas uniformes quando comparada as não uniformes, nos casos unidimensionais, e quando analisada na face de tais volumes vizinhos nos casos bidimensionais.

Topological strings, double affine Hecke algebras, and exceptional knot homology

In this thesis, we consider two main subjects: refined, composite invariants and exceptional knot homologies of torus knots. The main technical tools are double affine Hecke algebras ("DAHA") and various insights from topological string theory.

In particular, we define and study the composite DAHA-superpolynomials of torus knots, which depend on pairs of Young diagrams and generalize the composite HOMFLY-PT polynomials from the full HOMFLY-PT skein of the annulus. We also describe a rich structure of differentials that act on homological knot invariants for exceptional groups. These follow from the physics of BPS states and the adjacencies/spectra of singularities associated with Landau-Ginzburg potentials. At the end, we construct two DAHA-hyperpolynomials which are closely related to the Deligne-Gross exceptional series of root systems.

In addition to these main themes, we also provide new results connecting DAHA-Jones polynomials to quantum torus knot invariants for Cartan types A and D, as well as the first appearance of quantum E6 knot invariants in the literature.

Macroeconomía y medio ambiente: El PIB como medida de bienestar

Este Trabajo de Fin de Grado estudia el uso del Producto Interior Bruto (PIB) como medida de bienestar. Al tiempo que se realiza el análisis de la contabilidad nacional y, en mayor profundidad del PIB, se detallan algunas medidas alternativas. Éstas han surgido como consecuencia de la búsqueda de indicadores que incluyan en sus mediciones, no solo el crecimiento económico, sino también otra serie de variables que son relevantes y que el PIB no contempla (como los recursos naturales, la contaminación, la calidad de vida o la igualdad en la distribución de la renta de un país, por ejemplo). Así, surgen nuevos indicadores como el PIB ambientalmente ajustado, el Índice de Mejor Vida, el Índice de Progreso Genuino o la Huella Ecológica, entre otros. Como resultado de este análisis se concluye que la medida que mejor refleja el bienestar depende del objetivo específico que se busque investigar. En otras palabras, hoy en día ninguna medida es capaz de contestar todas las preguntas relacionadas con el bienestar de la población. Sin embargo, el PIB no está configurado –ni fue creado- como una medida de bienestar de un país. Por lo tanto, actualmente es preciso acompañar la información de este indicador con la de otros alternativos de tal manera que podamos tener una imagen más completa sobre el nivel de bienestar de un país.

Estudo físico-químico de copoliéteres por viscosimetria

A viscosimetria é um procedimento experimental simples e pouco oneroso, que pode fornecer informações valiosas sobre o volume hidrodinâmico e a conformação de macromoléculas em solução, num determinado solvente, em uma dada temperatura. Os parâmetros viscosimétricos podem ser matematicamente calculados por extrapolação gráfica, cuja execução experimental é mais demorada. Em contrapartida, é possível que a determinação seja feita por um único ponto. Neste trabalho, os dois métodos de cálculo, empregando uma série de seis equações: Huggins, Kraemer e Schulz-Blaschke, por extrapolação gráfica, e Schulz-Blaschke, Solomon-Ciuta e Deb-Chanterjee por um único ponto, foram utilizados em soluções de poli(glicol propilênico) (PPG) e copolímeros em bloco à base de poli(glicol propilênico) e poli(glicol etilênico) (EG-b-PG), com diferentes teores de poli(glicol etilênico), tendo isopropanol, tetra-hidrofurano (THF) e tolueno como solventes puros, além das misturas em proporções iguais de THF/ isopropanol e THF/ tolueno, a 25C. Os valores de viscosidade intrínseca e de algumas constantes indicaram que os solventes puros e as misturas se apresentaram no limite entre o bom e o mau solvente. Verificou-se também que o método de cálculo por um único ponto foi válido, especialmente quando a equação de Schulz-Blaschke foi empregada, apresentando um baixo percentual de erro sendo possível assim reduzir o tempo de análise para a maioria dos sistemas estudados

Um método SN híbrido direto para cálculos de sistemas combustível-moderador em geometria unidimensional

Desenvolvemos nesta dissertação um método híbrido direto para o cálculo do fator de desvantagem e descrição da distribuição do fluxo de nêutrons em sistemas combustível-moderador. Na modelagem matemática, utilizamos a equação de transporte de Boltzmann independente do tempo, considerando espalhamento linearmente anisotrópico no modelo monoenergético e espalhamento isotrópico no modelo multigrupo, na formulação de ordenadas discretas (SN), em geometria unidimensional. Desenvolvemos nesta dissertação um método híbrido direto para o cálculo do fator de desvantagem e descrição da distribuição do fluxo de nêutrons em sistemas combustível-moderador. Na modelagem matemática, utilizamos a equação de transporte de Boltzmann independente do tempo, considerando espalhamento linearmente anisotrópico no modelo monoenergético e espalhamento isotrópico no modelo multigrupo, na formulação de ordenadas discretas (SN), em geometria unidimensional. Descrevemos uma análise espectral das equações de ordenadas discretas (SN)a um grupo e a dois grupos de energia, onde seguimos uma analogia com o método de Case. Utilizamos, neste método, quadraturas angulares diferentes no combustível (NC) e no moderador (NM), onde em geral assumimos que NC > NM . Condições de continuidade especiais que acoplam os fluxos angulares que emergem do combustível (moderador) e incidem no moderador (combustível), foram utilizadas com base na equivalência entre as equações SN e PN-1, o que caracteriza a propriedade híbrida do modelo proposto. Sendo um método híbrido direto, utilizamos as NC + NM equações lineares e algébricas constituídas pelas (NC + NM)/2 condições de contorno reflexivas e (NC + NM)/2 condições de continuidade para determinarmos as NC + NM constantes. Com essas constantes podemos calcular os valores dos fluxos angulares e dos fluxos escalares em qualquer ponto do domínio. Apresentamos resultados numéricos para ilustrar a eficiência e a precisão do método proposto.

Part I: Latent heat of vaporization of n-decane. Part II: Heat and mass transfer from a cylinder placed in a turbulent air stream - Sherwood and Frössling numbers as a function of free stream turbulence level and Reynolds number

Part I

The latent heat of vaporization of n-decane is measured calorimetrically at temperatures between 160° and 340°F. The internal energy change upon vaporization, and the specific volume of the vapor at its dew point are calculated from these data and are included in this work. The measurements are in excellent agreement with available data at 77° and also at 345°F, and are presented in graphical and tabular form.

Part II

Simultaneous material and energy transport from a one-inch adiabatic porous cylinder is studied as a function of free stream Reynolds Number and turbulence level. Experimental data is presented for Reynolds Numbers between 1600 and 15,000 based on the cylinder diameter, and for apparent turbulence levels between 1.3 and 25.0 per cent. n-heptane and n-octane are the evaporating fluids used in this investigation.

Gross Sherwood Numbers are calculated from the data and are in substantial agreement with existing correlations of the results of other workers. The Sherwood Numbers, characterizing mass transfer rates, increase approximately as the 0.55 power of the Reynolds Number. At a free stream Reynolds Number of 3700 the Sherwood Number showed a 40% increase as the apparent turbulence level of the free stream was raised from 1.3 to 25 per cent.

Within the uncertainties involved in the diffusion coefficients used for n-heptane and n-octane, the Sherwood Numbers are comparable for both materials. A dimensionless Frössling Number is computed which characterizes either heat or mass transfer rates for cylinders on a comparable basis. The calculated Frössling Numbers based on mass transfer measurements are in substantial agreement with Frössling Numbers calculated from the data of other workers in heat transfer.

Impacto socioeconômico dos royalties do petróleo nos municípios do estado do Rio de Janeiro

Os royalties de petróleo têm ganhado notoriedade nos últimos anos pelo crescimento das atividades petrolíferas no país, as mudanças nas leis, preços do petróleo e transferência e aplicação de recursos nos Municípios para seu desenvolvimento socioeconômico. Esta pesquisa busca identificar mudanças em indicadores socioeconômicos em Municípios do estado do Rio de Janeiro através de análise temporal de variáveis que indiquem uma relação da evolução socioeconômica dos Municípios com os royalties de petróleo. Para testar esta hipótese, foi feita uma análise de agrupamento dos Municípios do estado do Rio de Janeiro utilizando as variáveis IDH (Índice de Desenvolvimento Humano), PIB (Produto Interno Bruto) e população, sendo todas as variáveis apresentando valores do ano 2000. Com a determinação do número de grupos, foram escolhidos dois Municípios de cada grupo sob a condição de maior arrecadador de royalties e não arrecadador de royalties e analisados entre os anos 2003 e 2006 para verificar a possível mudança de indicadores socioeconômicos neste período e possível relação desta mudança com royalties de petróleo.

Turbulent buoyant jets into stratified or flowing ambient fluids

Theoretical and experimental studies were made on two classes of buoyant jet problems, namely:

1) an inclined, round buoyant yet in a stagnant environment with linear density-stratification;

2) a round buoyant jet in a uniform cross stream of homogenous density.

Using the integral technique of analysis, assuming similarity, predictions can be made for jet trajectory, widths, and dilution ratios, in a density-stratified or flowing environment. Such information is of great importance in the design of disposal systems for sewage effluent into the ocean or waste gases into the atmosphere.

The present study of a buoyant jet in a stagnant environment has extended the Morton type of analysis to cover the effect of the initial angle of discharge. Numerical solutions have been presented for a range of initial conditions. Laboratory experiments were conducted for photographic observations of the trajectories of dyed jets. In general the observed jet forms agreed well with the calculated trajectories and nominal half widths when the value of the entrainment coefficient was taken to be α = 0.082, as previously suggested by Morton.

The problem of a buoyant jet in a uniform cross stream was analyzed by assuming an entrainment mechanism based upon the vector difference between the characteristic jet velocity and the ambient velocity. The effect of the unbalanced pressure field on the sides of the jet flow was approximated by a gross drag term. Laboratory flume experiments with sinking jets which are directly analogous to buoyant jets were performed. Salt solutions were injected into fresh water at the free surface in a flume. The jet trajectories, dilution ratios and jet half widths were determined by conductivity measurements. The entrainment coefficient, α, and drag coefficient, C_d, were found from the observed jet trajectories and dilution ratios. In the ten cases studied where jet Froude number ranged from 10 to 80 and velocity ratio (jet: current) K from 4 to 16, α varied from 0.4 to 0.5 and C_d from 1.7 to 0.1. The jet mixing motion for distance within 250D was found to be dominated by the self-generated turbulence, rather than the free-stream turbulence. Similarity of concentration profiles has also been discussed.

The ecology of the Gussage, a lined winterbourne

The Gussage, a Dorset winterhourne (intermittent chalk stream), has been used to convey water from a compensation borehole to the River Allen to supplement its flow to meet demand for water. Sections of the Gussage have been lined with chalk, butyl sheeting or polythene sheeting to prevent water loss through the porous bed. The effects of this major environmental modification associated with these abstraction practices in the winterbourne catchments have been studied in the Gussage system since 1973. To compensate for the lack of adequate pre-lining data, comparative studies have been made on 3 small unlined chalk streams of varying flow regimes, ie. the Crichel (a winterbourne), the North Winterbourne and the Tarrant (permanent discharge in the reaches studies). The distribution of macrophytes and invertebrates in winterbournes are compared with that in natural and artificial permanent streams. Statistical analysis showed samples from the winterbourne sites and the unmodified permanent stream sites are quite distinct, despite the fact that no samples were taken from winterbourne sites during the dry phase. This emphasizes the differences between the fauna of an intermittent and a permanent stream and suggests that alteration of the flow regime could be a significant factor. Where flow regime has been altered, as in the Gussage downstream of the borehole, the samples occupy an intermediate position. Within this group of modified sites there is no apparent gross difference between the invertebrates of lined or unlined reaches.

Tsunamis - a model of their generation and propagation

A general solution is presented for water waves generated by an arbitrary movement of the bed (in space and time) in a two-dimensional fluid domain with a uniform depth. The integral solution which is developed is based on a linearized approximation to the complete (nonlinear) set of governing equations. The general solution is evaluated for the specific case of a uniform upthrust or downthrow of a block section of the bed; two time-displacement histories of the bed movement are considered.

An integral solution (based on a linear theory) is also developed for a three-dimensional fluid domain of uniform depth for a class of bed movements which are axially symmetric. The integral solution is evaluated for the specific case of a block upthrust or downthrow of a section of the bed, circular in planform, with a time-displacement history identical to one of the motions used in the two-dimensional model.

Since the linear solutions are developed from a linearized approximation of the complete nonlinear description of wave behavior, the applicability of these solutions is investigated. Two types of non-linear effects are found which limit the applicability of the linear theory: (1) large nonlinear effects which occur in the region of generation during the bed movement, and (2) the gradual growth of nonlinear effects during wave propagation.

A model of wave behavior, which includes, in an approximate manner, both linear and nonlinear effects is presented for computing wave profiles after the linear theory has become invalid due to the growth of nonlinearities during wave propagation.

An experimental program has been conducted to confirm both the linear model for the two-dimensional fluid domain and the strategy suggested for determining wave profiles during propagation after the linear theory becomes invalid. The effect of a more general time-displacement history of the moving bed than those employed in the theoretical models is also investigated experimentally.

The linear theory is found to accurately approximate the wave behavior in the region of generation whenever the total displacement of the bed is much less than the water depth. Curves are developed and confirmed by the experiments which predict gross features of the lead wave propagating from the region of generation once the values of certain nondimensional parameters (which characterize the generation process) are known. For example, the maximum amplitude of the lead wave propagating from the region of generation has been found to never exceed approximately one-half of the total bed displacement. The gross features of the tsunami resulting from the Alaskan earthquake of 27 March 1964 can be estimated from the results of this study.

Um método sintético de difusão para aceleração do esquema de fonte de espalhamento em cálculos SN unidimensionais de fonte fixa

O esquema iterativo de fonte de espalhamento (SI) é tradicionalmente aplicado para a convergência da solução numérica de malha fina para problemas de transporte de nêutrons monoenergéticos na formulação de ordenadas discretas com fonte fixa. O esquema SI é muito simples de se implementar sob o ponto de vista computacional; porém, o esquema SI pode apresentar taxa de convergência muito lenta, principalmente para meios difusivos (baixa absorção) com vários livres caminhos médios de extensão. Nesta dissertação descrevemos uma técnica de aceleração baseada na melhoria da estimativa inicial para a distribuição da fonte de espalhamento no interior do domínio de solução. Em outras palavras, usamos como estimativa inicial para o fluxo escalar médio na grade de discretização de malha fina, presentes nos termos da fonte de espalhamento das equações discretizadas SN usadas nas varreduras de transporte, a solução numérica da equação da difusão de nêutrons em grade espacial de malha grossa com condições de contorno especiais, que aproximam as condições de contorno prescritas que são clássicas em cálculos SN, incluindo condições de contorno do tipo vácuo. Para aplicarmos esta solução gerada pela equação da difusão em grade de discretização de malha grossa nas equações discretizadas SN de transporte na grade de discretização de malha fina, primeiro implementamos uma reconstrução espacial dentro de cada nodo de discretização, e então determinamos o fluxo escalar médio em grade de discretização de malha fina para usá-lo nos termos da fonte de espalhamento. Consideramos um número de experimentos numéricos para ilustrar a eficiência oferecida pela presente técnica (DSA) de aceleração sintética de difusão.

Um problema inverso na modelagem da difusão do calor

O presente trabalho aborda um problema inverso associado a difus~ao de calor em uma barra unidimensional. Esse fen^omeno e modelado por meio da equac~ao diferencial par- cial parabolica ut = uxx, conhecida como equac~ao de difus~ao do calor. O problema classico (problema direto) envolve essa equac~ao e um conjunto de restric~oes { as condic~oes inicial e de contorno {, o que permite garantir a exist^encia de uma soluc~ao unica. No problema inverso que estudamos, o valor da temperatura em um dos extremos da barra n~ao esta disponvel. Entretanto, conhecemos o valor da temperatura em um ponto x0 xo no interior da barra. Para aproximar o valor da temperatura no intervalo a direita de x0, propomos e testamos tr^es algoritmos de diferencas nitas: diferencas regressivas, leap-frog e diferencas regressivas maquiadas.

Um método de matriz resposta com esquema iterativo de inversão parcial por região para problemas unidimensionais de transporte de nêutrons monoenergéticos na formulação de ordenadas discretas

Um método de matriz resposta (RM) é descrito para gerar soluções numéricas livres de erros de truncamento espacial para problemas de transporte de nêutrons monoenergéticos e com fonte fixa, em geometria unidimensional na formulação de ordenadas discretas (SN). O método RM com esquema iterativo de inversão parcial por região (RBI) converge valores numéricos para os fluxos angulares nas fronteiras das regiões que coincidem com os valores da solução analítica das equações SN, afora os erros de arredondamento da aritmética finita computacional. Desenvolvemos um esquema numérico de reconstrução espacial, que fornece a saída para os fluxos escalares de nêutrons em qualquer ponto do domínio definido pelo usuário, com um passo de avanço também escolhido pelo usuário. Resultados numéricos são apresentados para ilustrar a precisão do presente método em cálculos de malha grossa.

Desenvolvimento de um método espectronodal livre de erros de truncamento espacial para problemas adjuntos de transporte de partículas neutras monoenergéticas na formulação de ordenadas discretas em geometria unidimensional

Um método numérico nodal livre de erros de truncamento espacial é desenvolvido para problemas adjuntos de transporte de partículas neutras monoenergéticas em geometria unidimensional com fonte fixa na formulação de ordenadas discretas (SN). As incógnitas no método são os fluxos angulares adjuntos médios nos nodos e os fluxos angulares adjuntos nas fronteiras dos nodos, e os valores numéricos gerados para essas quantidades são os obtidos a partir da solução analítica das equações SN adjuntas. O método é fundamentado no uso da convencional equação adjunta SN discretizada de balanço espacial, que é válida para cada nodo de discretização espacial e para cada direção discreta da quadratura angular, e de uma equação auxiliar adjunta não convencional, que contém uma função de Green para os fluxos angulares adjuntos médios nos nodos em termos dos fluxos angulares adjuntos emergentes das fronteiras dos nodos e da fonte adjunta interior. Resultados numéricos são fornecidos para ilustrarem a precisão do método proposto.

Dieta do boto-cinza (Sotalia guianensis Van Benédén, 1864) (Cetacea: Delphinidae) na Baía de Sepetiba (RJ)

O boto-cinza (Sotalia guianensis Van Benédén, 1864) é um pequeno cetáceo da família Delphinidae. Ocorre em águas costeiras da América do Sul e Central, associado à ambientes estuarinos, às baías e áreas protegidas. Estudos sobre hábitos alimentares são importantes para avaliar os padrões de relação entre presa e predador. Desta forma, o conhecimento da composição da dieta do predador pode fornecer informações a respeito de sua distribuição, padrões de migração e de seu comportamento, além de contribuir com informações sobre a biologia e comportamento de suas presas. Neste trabalho, são abordados aspectos da ecologia alimentar do boto-cinza da Baía de Sepetiba, com o objetivo de caracterizar a dieta e compará-la em relação ao sexo, classe etária e estações do ano, a partir da análise do conteúdo estomacal de 76 botos-cinza encalhados entre 2005 e 2011. Os itens alimentares recuperados dos estômagos como otólitos e ossos de peixes, bicos de cefalópodes, carapaças de crustáceos, foram identificados baseando-se em trabalhos de identificação e em uma coleção de referência. O comprimento e biomassa das presas foram estimados com o uso de equações de regressão encontradas na literatura para estas espécies. As amostras foram separadas em machos adultos, fêmeas adultas e juvenis, e em estações quente/chuvosa (out-abr) e fria/seca (mai-set), em que os estômagos foram recuperados. Um total de 1800 presas foi identificado, relativo a 23 espécies de teleósteo, quatro espécies de cefalópode e três de crustáceo. O boto-cinza da Baía de Sepetiba apresentou uma dieta tipicamente piscívora, com um hábito alimentar no qual, poucas espécies foram consumidas em alta frequencia. Todas as presas identificadas têm distribuição costeira sendo a maioria estuarina de pequeno porte ou juvenil. As presas mais importantes na dieta do boto-cinza, segundo o índice de importância relativa (IIR), foram Cetengraulis edentulus; Micropogonias furnieri; Mugil spp.; Chloroscombrus chrysurus; Cynoscion jamaicensis; Stellifer sp.; e Sciadeichthys luniscutis. Dentre os cefalópodes, a lula Doryteuthis plei foi à presa mais importante. Este estudo indica que o boto-cinza apresenta variações intra-específicas no seu hábito alimentar entre fêmeas adultas, machos adultos e juvenis, além de variações sazonais na composição de sua dieta. A partir do conhecimento do comportamento e hábito de suas presas, pode-se concluir que, Sotalia guianensis da Baía de Sepetiba se alimenta ao longo de toda a Baía, além de utilizar áreas costeiras próximas para atividades de alimentação e forrageio.