Fast Lattice Green's Function Methods for Viscous Incompressible Flows on Unbounded Domains

In this thesis, a collection of novel numerical techniques culminating in a fast, parallel method for the direct numerical simulation of incompressible viscous flows around surfaces immersed in unbounded fluid domains is presented. At the core of all these techniques is the use of the fundamental solutions, or lattice Green’s functions, of discrete operators to solve inhomogeneous elliptic difference equations arising in the discretization of the three-dimensional incompressible Navier-Stokes equations on unbounded regular grids. In addition to automatically enforcing the natural free-space boundary conditions, these new lattice Green’s function techniques facilitate the implementation of robust staggered-Cartesian-grid flow solvers with efficient nodal distributions and fast multipole methods. The provable conservation and stability properties of the appropriately combined discretization and solution techniques ensure robust numerical solutions. Numerical experiments on thin vortex rings, low-aspect-ratio flat plates, and spheres are used verify the accuracy, physical fidelity, and computational efficiency of the present formulations.

Alterations of the global water cycle and their effects on river structure, function and services

River structure and functioning are governed naturally by geography and climate but are vulnerable to natural and human-related disturbances, ranging from channel engineering to pollution and biological invasions. Biological communities in river ecosystems are able to respond to disturbances faster than those in most other aquatic systems. However, some extremely strong or lasting disturbances constrain the responses of river organisms and jeopardise their extraordinary resilience. Among these, the artificial alteration of river drainage structure and the intense use of water resources by humans may irreversibly influence these systems. The increased canalisation and damming of river courses interferes with sediment transport, alters biogeochemical cycles and leads to a decrease in biodiversity, both at local and global scales. Furthermore, water abstraction can especially affect the functioning of arid and semi-arid rivers. In particular, interception and assimilation of inorganic nutrients can be detrimental under hydrologically abnormal conditions. Among other effects, abstraction and increased nutrient loading might cause a shift from heterotrophy to autotrophy, through direct effects on primary producers and indirect effects through food webs, even in low-light river systems. The simultaneous desires to conserve and to provide ecosystem services present several challenges, both in research and management.

Intensity-moments characterization of general pulsed paraxial beams with the Wigner distribution function

On the basis of the space-time Wigner distribution function (STWDF), we use the matrix formalism to study the propagation laws for the intensity moments of quasi-monochromatic and polychromatic pulsed paraxial beams. The advantages of this approach are reviewed. Also, a least-squares fitting method for interpreting the physical meaning of the effective curvature matrix is described by means of the STWDF. Then the concept is extended to the higher-order situation, and what me believe is a novel technique for characterizing the beam phase is presented. (C) 1999 Optical Society of America [S0740-3232(99)001009-1].

Suspensión trasera progresiva para moto Student: Alternativa Pro-link

El objetivo de este proyecto ha sido el de diseñar un sistema de suspensión englobado en el ámbito de la competición interuniversitaria MotoStudent. Además de la normativa de la competición, dicha suspensión debe cumplir una serie de requisitos extra impuestos por el equipo de MotoStudent de la ETSI de Bilbao. Las características principales de la suspensión en cuestión deben ser las siguientes:  La rigidez del sistema de suspensión debe ser progresiva, de forma que se comporte como una suspensión blanda a bajas solicitaciones, y como una suspensión dura a altas solicitaciones.  A fin de poder adaptar la suspensión de la moto a diferentes circuitos, el esta deberá estar dotada de un sistema de regulación. Para ello el sistema de suspensión elegido es el sistema por bieletas tipo Pro- Link, cuya principal característica es que, en dicha solución, el balancín no solo tiene movimiento angular, sino que tiene también movimiento lineal, de forma que es mucho más versátil a la hora de diseñar. Figura[

Understanding function and function-to-form evolution

This is a report on a workshop held at Cambridge University Engineering Design Centre, 17-10 June 1992. This workshop was held to discuss the issue of 'function' and 'function-to-form' evolution in mechanical design. The authors organised this workshop as they felt that their understanding of these topics was incomplete and that discussions between researchers might help to clarify some key issues.

The topic chosen for the workshop proved to be a stimulating one. The term 'function' is part of a designer's daily vocabulary, however there is poor agreement about its definition. In order to develop computer systems to support product evolution, a precise definition is required. Further the value of 'function' and 'function-to-form' evolution as a good choice of workshop topic is evident from the lack of firm conclusions that resulted from the sessions. This lack of consensus made for lively discussion and left participants questioning many of their preconceived ideas.

Attendance at the workshop was by invitation only. A list of the participants (not all those invited could attend due to time and financial constraints) is given in Appendix 1.

Olhando-me no espelho: imagens da leitura em uma escola pública de ensino médio

Este trabalho teve como objetivo discutir, com os professores e alunos de uma escola pública de ensino médio do Rio de Janeiro, algumas questões relacionadas com suas práticas e concepções sobre leitura, a partir das imagens fotográficas produzidas ao longo da pesquisa. As diferentes concepções do ato de ler, a relação da leitura literária e de outros tipos de leitura com as novas tecnologias, o papel da escola valorizando, ou não, o acesso aos diferentes suportes de leitura, foram alguns dos temas discutidos ao longo da realização da pesquisa. Roger Chartier indicou o quadro mais amplo, através do qual a leitura foi compreendida como uma prática cultural, realizada em diferentes suportes, sujeita a diferentes gestos, espaços e hábitos e, logo, sujeita a diferentes apropriações e avaliações, acentuando a impossibilidade de que ela seja abordada de forma abstrata, universal. Inicialmente, a estratégia de pesquisa havia se baseado na confecção de um vídeo pelos alunos sobre o tema da leitura. Como esta estratégia não aconteceu da forma esperada, optou-se por fazer uso de imagens fotográficas. Os sujeitos da pesquisa foram convidados a produzir imagens que no seu entender estivessem relacionadas ao tema da leitura. As imagens produzidas pelos sujeitos proporcionaram o ponto de partida para a realização das entrevistas. No decorrer do trabalho a produção das imagens trouxe importantes contribuições tanto do ponto de vista da discussão das relações entre o pesquisador e os sujeitos da pesquisa, do próprio fazer da pesquisa, quanto em relação às discussões dos temas relacionados à leitura. Etiene Samain, Miriam Moreira Leite, Boris Kossoy, José de Souza Martins, foram alguns dos referenciais teóricos que permitiram discutir o uso da imagem na pesquisa, superando seu caráter de cópia da realidade, de prova, ou de ilustração ao texto. A discussão sobre o uso da imagem foi incluída em uma analise sobre as questões teórico-metodológicas relacionados ao uso das estratégias etnográficas de pesquisa, sistematizadas a partir da contribuição de autores como George Marcus, James Clifford e Joanne Passaro. Sendo uma pesquisa realizada no próprio local de atuação profissional do pesquisador, a discussão sobre a construção de sua identidade e sobre a dimensão ética da pesquisa ganhou algum destaque a partir das reflexões de Mikhail Bakhtin. Ao longo da pesquisa foi percebido que o discurso escolar sobre a leitura, tradicionalmente entendido como sendo associado à extrema valorização da leitura literária, não se apresentou na escola estudada, nem como indicação abstrata nem como prática concreta. Construído na relação com alunos e professores, esse dado foi analisado com base nas reflexões de Walter Benjamin sobre o declínio das condições de produção e recepção da leitura literária. Benjamin também serviu de base à análise de algumas das características da leitura e da escrita na contemporaneidade, marcadas pelo fluxo contínuo, por sua rapidez. Com o auxílio de Lúcia Santaella, foram discutidos os suportes contemporâneos da leitura, os distintos tipos de leitor a eles relacionados, bem como as diversas formas de apropriação da leitura por parte dos sujeitos. Ao longo do estudo percebeu-se que a multiplicidade dos percursos e das práticas escolares de leitura dos jovens pesquisados não se deve apenas as suas marcas subjetivas e identitárias, sendo relacional tanto à diversidade dos percursos e práticas de leitura dos professores, quanto às diferenças entre os lugares da escola em que a leitura acontece. Esse achado aponta para a impropriedade do discurso que, sem levar em conta as inúmeras configurações que a leitura pode assumir nas escolas, conclui que na escola a crise da leitura é norma.

Extended bidirectional reflectance distribution function for polarized light scattering from subsurface defects under a smooth surface

By introducing the scattering probability of a subsurface defect (SSD) and statistical distribution functions of SSD radius, refractive index, and position, we derive an extended bidirectional reflectance distribution function (BRDF) from the Jones scattering matrix. This function is applicable to the calculation for comparison with measurement of polarized light-scattering resulting from a SSD. A numerical calculation of the extended BRDF for the case of p-polarized incident light was performed by means of the Monte Carlo method. Our numerical results indicate that the extended BRDF strongly depends on the light incidence angle, the light scattering angle, and the out-of-plane azimuth angle. We observe a 180 degrees symmetry with respect to the azimuth angle. We further investigate the influence of the SSD density, the substrate refractive index, and the statistical distributions of the SSD radius and refractive index on the extended BRDF. For transparent substrates, we also find the dependence of the extended BRDF on the SSD positions. (c) 2006 Optical Society of America.