Bifurcations and bistability in cavity-assisted photoassociation of Bose-Einstein-condensed molecules

We study the photoassociation of Bose-Einstein condensed atoms into molecules using an optical cavity field. The driven cavity field introduces a dynamical degree of freedom into the photoassociation process, whose role in determining the stationary behavior has not previously been considered. The semiclassical stationary solutions for the atom and molecules as well as the intracavity field are found and their stability and scaling properties are determined in terms of experimentally controllable parameters including driving amplitude of the cavity and the nonlinear interactions between atoms and molecules. For weak cavity driving, we find a bifurcation in the atom and molecule number occurs that signals a transition from a stable steady state to nonlinear Rabi oscillations. For a strongly driven cavity, there exists bistability in the atom and molecule number.

Testing of combined heating systems for small houses: Improved procedures for whole system test methods : Deliverable 2.3

Dynamic system test methods for heating systems were developed and applied by the institutes SERC and SP from Sweden, INES from France and SPF from Switzerland already before the MacSheep project started. These test methods followed the same principle: a complete heating system – including heat generators, storage, control etc., is installed on the test rig; the test rig software and hardware simulates and emulates the heat load for space heating and domestic hot water of a single family house, while the unit under test has to act autonomously to cover the heat demand during a representative test cycle. Within the work package 2 of the MacSheep project these similar – but different – test methods were harmonized and improved. The work undertaken includes:  • Harmonization of the physical boundaries of the unit under test. • Harmonization of the boundary conditions of climate and load. • Definition of an approach to reach identical space heat load in combination with an autonomous control of the space heat distribution by the unit under test. • Derivation and validation of new six day and a twelve day test profiles for direct extrapolation of test results.   The new harmonized test method combines the advantages of the different methods that existed before the MacSheep project. The new method is a benchmark test, which means that the load for space heating and domestic hot water preparation will be identical for all tested systems, and that the result is representative for the performance of the system over a whole year. Thus, no modelling and simulation of the tested system is needed in order to obtain the benchmark results for a yearly cycle. The method is thus also applicable to products for which simulation models are not available yet. Some of the advantages of the new whole system test method and performance rating compared to the testing and energy rating of single components are:  • Interaction between the different components of a heating system, e.g. storage, solar collector circuit, heat pump, control, etc. are included and evaluated in this test. • Dynamic effects are included and influence the result just as they influence the annual performance in the field. • Heat losses are influencing the results in a more realistic way, since they are evaluated under "real installed" and representative part-load conditions rather than under single component steady state conditions.   The described method is also suited for the development process of new systems, where it replaces time-consuming and costly field testing with the advantage of a higher accuracy of the measured data (compared to the typically used measurement equipment in field tests) and identical, thus comparable boundary conditions. Thus, the method can be used for system optimization in the test bench under realistic operative conditions, i.e. under relevant operating environment in the lab.   This report describes the physical boundaries of the tested systems, as well as the test procedures and the requirements for both the unit under test and the test facility. The new six day and twelve day test profiles are also described as are the validation results.

EMISSIONS CHARACTERISTICS OF A RESIDENTIAL PELLET BOILER AND A STOVE

Gaseous and particulate emissions from a residential pellet boiler and a stove are measured at a realistic 6-day operation sequence and during steady state operation. The aim is to characterize the emissions during each phase in order to identify when the major part of the emissions occur to enable actions for emission reduction where the savings can be highest. The characterized emissions comprised carbon monoxide (CO), nitrogen oxide (NO), total organic carbon (TOC) and particulate matter (PM 2.5). In this study, emissions were characterised by mass concentration and emissions during start-up and stop phases were also presented in accumulated mass. The influence of start-up and stop phases on the emissions, average emission factors for the boiler and stove were analysed using the measured data from a six-days test. The share of start-up and stop emissions are significant for CO and TOC contributing 95% and 89% respectively at the 20kW boiler and 82% and 89% respectively at the 12 kW stove. NO and particles emissions are shown to dominate during stationary operation.

Does Gibrat’s Law hold for Swedish energy firms?

Gibrat's law predicts that firm growth is purely random and should be independent of firm size. We use a random effects-random coefficient model to test whether Gibrat's law holds on average in the studied sample as well as at the individual firm level in the Swedish energy market. No study has yet investigated whether Gibrat's law holds for individual firms, previous studies having instead estimated whether the law holds on average in the samples studied. The present results support the claim that Gibrat's law is more likely to be rejected ex ante when an entire firm population is considered, but more likely to be confirmed ex post after market selection has "cleaned" the original population of firms or when the analysis treats more disaggregated data. From a theoretical perspective, the results are consistent with models based on passive and active learning, indicating a steady state in the firm expansion process and that Gibrat's law is violated in the short term but holds in the long term once firms have reached a steady state. These results indicate that approximately 70 % of firms in the Swedish energy sector are in steady state, with only random fluctuations in size around that level over the 15 studied years.

Um estudo de percolação em barragens de terra, em regimes permanente e transiente, com a aplicação do método de elementos finitos

Este trabalho apresenta um estudo de fluxo de água em barragens de terra, em regimes permanente e transiente, com a utilização do Método de Elementos Finitos. No estudo de fluxo em regime permanente duas formas de abordar o problema são apresentadas e comparadas. A primeira considera, para a discretização da malha de elementos finitos, somente a região saturada, de maneira que a linha freática é obtida através de ajustes desta malha de elementos finitos. A segunda considera toda a região saturada-insaturada, sendo discretizado todo o domínio físico da barragem. A malha de elementos finitos não é modificada ao longo das iterações e a linha freática é obtida por interpolação dentro dos elementos, em função dos valores nodais do potencial de pressões. O desenvolvimento teórico das equações utilizadas para as duas formas de abardagem é apresentado, mostrando onde elas diferem entre si. No estudo de fluxo em regime transiente é utilizado apenas o esquema de malha fixa de elementos finitos.

Obtenção das freqüências naturais em torres estaiadas pelo método da matriz de transferência, representando o feixe de cabos por uma rigidez horizontal dinâmica

O objetivo do presente trabalho é o estudo do comportamento, em termos de freqüências naturais de estruturas de torres estaiadas, para diversas situações de serviço. Para isso criou-se uma formulação para a determinação dessas freqüências, utilizando o método da matriz de transferência. O procedimento consiste na discretização da estrutura em elementos de barras, massas discretas, molas e amortecedores viscosos, para a representação da estrutura. Com relação aos cabos da torre estaiada, desenvolveu-se uma expressão que nos fornece a rigidez completa dos mesmos, apoiados nos extremos, com amortecimento viscoso e as propriedades físicas e geométricas uniformes. Além disso, os cabos podem ser inclinados e sujeitos à excitação horizontal harmônica no apoio superior. Nesse caso, considera-se uma deformada parabólica do cabo na posição de equilíbrio estático, e por outro lado, os deslocamentos dinâmicos são considerados pequenos. A rigidez do cabo é válida para um ângulo de inclinação que varia de zero (0) a noventa (90) graus. Esse método é aplicável a microcomputadores devido a pouca memória empregada no processamento de dados. Com esse intuito, foi elaborado um programa para microcomputadores de 16 bits, que possibilita o estudo da estrutura da torre sobre o efeito de flexão pura, torção pura ou acoplamento de ambos. Exemplos numéricos de torres estaiadas e do comportamento da rigidez de cabos foram desenvolvidos para as mais diversas situações de cálculo.

Foreign investiment and convergence

None

Inflation and income inequality: a shopping-time aproach: (Forthcoming, Journal of Development Economics)

Our work is based on a simpliÖed heterogenous-agent shoppingtime economy in which economic agents present distinct productivities in the production of the consumption good, and di§erentiated access to transacting assets. The purpose of the model is to investigate whether, by focusing the analysis solely on endogenously determined shopping times, one can generate a positive correlation between ináation and income inequality. Our main result is to show that, provided the productivity of the interest-bearing asset in the transacting technology is high enough, it is true true that a positive link between ináation and income inequality is generated. Our next step is to show, through analysis of the steady-state equations, that our approach can be interpreted as a mirror image of the usual ináation-tax argument for income concentration. An example is o§ered to illustrate the mechanism.

Sustained growth, government expenditure and inflation

We construct and simulate a theoretical model in order to explain particular historical experiences in which inflation acceleration apparently helped to spur a period of economic growth. Government financed expenditures affect positively the produtivity growth in this model so that the distortionary effect of inflation tax is compensated by the productive effect of public expenditures. We show that for some interval of money creation rates there is an equilibrium where money is valued and where steady state physica1 capital grows with inflation. It is a1so shown that zero inflation and growth maximization are never the optimal policies.

A note on growth and inflation

A simple exercise on growth and inflationary financing of public expenditures is presented in this note. In a parameterized overlapping generations mode1 where government expenses positivc1y affects the growth rate of human capital, steady state capital and output increase with inflation, reproducing the so called Tobin effect. For large inflation rates, however, government authorities cannot affect real variables and there are only nominal effects. It is also shown that the optimal policy implies some inflation but not growth maximization.

Can a habit formation model really explain the Forward Premium Anomaly?

Verdelhan (2009) mostra que desejando-se explicar o comporta- mento do prêmio de risco nos mercados de títulos estrangeiros usando- se o modelo de formação externa de hábitos proposto por Campbell e Cochrane (1999) será necessário especi car o retorno livre de risco de equilíbrio de maneira pró-cíclica. Mostramos que esta especi cação só é possível sobre parâmetros de calibração implausíveis. Ainda no processo de calibração, para a maioria dos parâmetros razoáveis, a razão preço-consumo diverge. Entretanto, adotando a sugestão pro- posta por Verdelhan (2009) - de xar a função sensibilidade (st) no seu valor de steady-state durante a calibração e liberá-la apenas du- rante a simulação dos dados para se garantir taxas livre de risco pró- cíclicas - conseguimos encontrar um valor nito e bem comportado para a razão preço-consumo de equilíbrio e replicar o foward premium anom- aly. Desconsiderando possíveis inconsistências deste procedimento, so- bre retornos livres de risco pró-cíclicos, conforme sugerido por Wachter (2006), o modelo utilizado gera curvas de yields reais decrescentes na maturidade, independentemente do estado da economia - resultado que se opõe à literatura subjacente e aos dados reais sobre yields.

Ajustamento da taxa de câmbio após a crise cambial

O trabalho investiga o ajustamento da taxa de câmbio na transição de um regime de câmbio fixo com taxa de câmbio real apreciada para um regime flutuante. Pretendemos argumentar, teórica e empiricamente, que a depreciação da taxa de câmbio, bem acima da apreciação acumulada no período, que se observou nos diversos países que passaram por esta mudança de regime, é esperada e não se confunde com a análise de overshooting de Dornbusch. Em linhas bastante gerais nosso argumento é que esta depreciação excessiva pode ser o mecanismo de correção do crescimento da dívida externa, que durante o período de apreciação cambial esteve acima de sua taxa de estado estacionário. A intensidade e duração deste ajuste depende, entre outras coisas, da possibilidade de novos empréstimos, da taxa de juros paga sobre os mesmos e da resposta da balança comercial à taxa de câmbio.

Simulação numérica da combustão turbulenta de gás natural em câmara cilíndrica

O presente trabalho apresenta uma modelagem detalhada de processos de combustao turbulentos para um jato concentrico de combustıvel e ar. A modelagem é fundamentada nas equacões de conservacão de massa, de quantidade de movimento, de energia e de espécies quımicas. A turbulencia é resolvida pela utilizacão do modelo k- padrão. Dois modelos de reacões quımicas são apresentados. O modelo SCRS – Simple Chemically-Reacting Systems, que assume taxas instantâneas de reacões quımicas. Também é abordado o modelo E-A – Eddy Breakup - Arrhenius, que assume taxas finitas de reacões quımicas. A radiacão térmica, fenômeno de grande importância devido as altas temperaturas alcancadas em processos de combustão,é modelada através do Método das Zonas. O modelo da soma ponderada de gases cinzas – WSGGM,é usado para determinar o espectro de emissão e absorcão dos gases no processo. Para a solucão destas equacões diferenciais, juntamente com os modelos de turbulência, de reaçõoes químicas e radiação térmica, faz-se o uso do Método dos Volumes Finitos. Para validar a modelagem apresentada resolve-se o processo de combustão em uma câmara cilíndrica. A câmara de combustão usada áa mesma abordada no First Workshop on Aerodynamics of Steady State Combustion Chambers and Furnaces, organizado pela ERCORTAC - European Research Community On Flow Turbulence And Combustion, em outubro de 1994, que apresenta dados experimentais de temperatura e concentração das espécies químicas para várias posições de interesse no interior da câmara. Utiliza-se o gás natural como combustível e o ar atmosférico como oxidante. O processo de combustão sem pré-mistura é resolvido para a condição de excesso de combustível de 5 % para ambos os modelos, onde o gás natural é injetado por um duto circular central, e o ar atmosférico por um orifício anular externo a esse duto, no mesmo plano Uma reação química não estagiada é assumida para o modelo SCRS. Para o modelo E-A duas situações são resolvidas: combustão não estagiada, com uma etapa global de reação química; e reação quımica estagiada, com duas etapas globais. Os resultados obtidos com o modelo SCRS para a distribuição de temperaturas, em termos de tendências gerais, são razoáveis. Já as concentrações de espécies químicas não apresentam dados satisfatórios para este modelo. Para o modelo E-A os resultados apresentam boa concordância com os dados experimentais, principalmente para a situação em que o processo de combustão é assumido em duas etapas globais. ´E analisado em detalhe o papel desempenhado pela transferencia de calor por radiacao, com meio participante. Para melhor verificar as trocas de calor, assume-se uma camara de combustao cilındrica com paredes d’agua. A injecao do combustıvel e do oxidante e feita atraves de um queimador central, semelhante ao usado para validar a modelagem, porem com dois orifıcios concentricos para injecao de combustıvel. Nesta situação o efeito do turbilhonamento (swril), assumido como 20 % da velocidade axial de entrada, sobre a injecao de ar e computado atraves da condicao contorno da equacao de conservacao da quantidade de movimento angular. Nesta fase apenas o modelo E-A, com duas etapas globais de reacoes quımicas, e considerado, ja que o mesmo apresenta os melhores resultados. O processo de combustao e simulado com e sem a presenca da radiacao termica. Verifica-se que a presenca da radiacao termica homogeneiza a temperatura dos gases no interior da camara. Com isso verifica-se tambem alterações nas taxas de reacoes quımicas, modificando a magnitude das fracoes das especies quımicas Quando a radiacao termica e considerada efeitos de extinção local da chama sao verificados nas regioes de temperaturas mais altas, diminuindo o consumo de oxigenio e aumentando a producao de monoxido de carbono, caracterizando assim uma combustao incompleta. Em algumas situacoes tem-se uma variacao de temperatura de ate 500 K, a montante da chama. A radiacao termica tambem aumenta a taxa de transferencia de calor dos gases quentes para as paredes da camara, e desta para o seu exterior. Com os resultados obtidos a partir desta modelagem e possıvel determinar o perfil da zona de combustao, a distribuicao de concentracoes de especies quımicas, o campo de velocidades e as taxas de transferencia de calor para as paredes da camara de combustao, total, por conveccao superficial e por radiacao. Estes resultados sao de extrema importancia para prever a performance de camaras de combustao, assim como auxiliar na sua otimizacao.

Análise do processo de convergência de renda nos estados brasileiros: 1970-2005

Este artigo examina a hipótese de convergência de renda per capita entre os estados brasileiros no período de 1970 a 2005. Comentam-se os resultados encontrados para sigmaconvergência medida através de indicadores de desigualdade, como o índice de Theil e coeficiente de variação. Para testar a existência ou não de convergência aplica-se além da metodologia tradicional de beta convergência baseada em regressões de cross-section, a técnica de estimação de GMM em primeira diferença para painel dinâmico. Além disso, com a finalidade de obter a distribuição de renda de longo prazo da economia, utiliza-se a metodologia de cadeia de Markov proposta por Quah (1993). A conclusão do estudo é de que os estados brasileiros já estão muito próximos ao seu steady-state. A velocidade de convergência quando se utiliza o método de GMM eleva-se para 15%, enquanto os resultados obtidos para estudos de cross-section giram por volta de 1%.

Can a habit formation model really explain the forward premium anomaly?

Verdelhan (2009) shows that if one is to explain the foreign exchange forward premium behavior using Campbell and Cochrane (1999)’s habit formation model one must specify it in such a way to generate pro-cyclical short term risk free rates. At the calibration procedure, we show that this is only possible in Campbell and Cochrane’s framework under implausible parameters specifications given that the price-consumption ratio diverges in almost all parameters sets. We, then, adopt Verdelhan’s shortcut of fixing the sensivity function λ(st) at its steady state level to attain a finite value for the price-consumption ratio and release it in the simulation stage to ensure pro-cyclical risk free rates. Beyond the potential inconsistencies that such procedure may generate, as suggested by Wachter (2006), with procyclical risk free rates the model generates a downward sloped real yield curve, which is at odds with the data.