Approximate theory for the flow through a cascade of cambered airfoils

An approximate theory for steady irrotational flow through a cascade of thin cambered airfoils is developed. Isolated thin airfoils have only slight camber is most applications, and the well known methods that replace the source and vorticity distributions of the curved camber line by similar distributions on the straight chord line are adequate. In cascades, however, the camber is usually appreciable, and significant errors are introduced if the vorticity and source distributions on the camber line are approximated by the same distribution on the chord line.

The calculation of the flow field becomes very clumsy in practice if the vorticity and source distributions are not confined to a straight line. A new method is proposed and investigated; in this method, at each point on the camber line, the vorticity and sources are assumed to be distributed along a straight line tangent to the camber line at that point, and corrections are determined to account for the deviation of the actual camber line from the tangent line. Hence, the basic calculation for the cambered airfoils is reduced to the simpler calculation of the straight line airfoils, with the equivalent straight line airfoils changing from point to point.

The results of the approximate method are compared with numerical solutions for cambers as high as 25 per cent of the chord. The leaving angles of flow are predicted quite well, even at this high value of the camber. The present method also gives the functional relationship between the exit angle and the other parameters such as airfoil shape and cascade geometry.

Relativistic mean field theory: methods and applications

We develop a method for performing one-loop calculations in finite systems that is based on using the WKB approximation for the high energy states. This approximation allows us to absorb all the counterterms analytically and thereby avoids the need for extreme numerical precision that was required by previous methods. In addition, the local approximation makes this method well suited for self-consistent calculations. We then discuss the application of relativistic mean field methods to the atomic nucleus. Self-consistent, one loop calculations in the Walecka model are performed and the role of the vacuum in this model is analyzed. This model predicts that vacuum polarization effects are responsible for up to five percent of the local nucleon density. Within this framework the possible role of strangeness degrees of freedom is studied. We find that strangeness polarization can increase the kaon-nucleus scattering cross section by ten percent. By introducing a cutoff into the model, the dependence of the model on short-distance physics, where its validity is doubtful, is calculated. The model is very sensitive to cutoffs around one GeV.

A small perturbation theory for cycloidal propellers

A hydromechanical theory is developed for cycloidal propellers for two limiting modes of operation wherein U » ΩR and U « ΩR, with U the rectilinear propeller speed (speed of advance) and ΩR the rotational blade speed. A first order theory is developed from the basic principles of the kinematics and dynamics of fluid motion and proceeds from the point of view of unsteady hydrofoil theory.

Explicit expressions for the instantaneous forces and moments produced by blade motions are presented. On the basis of these results an optimization procedure is carried out which minimizes the energy loss under the constraint of specified mean thrust. Under optimal conditions the propeller is found to possess high Froude efficiencies in both the high and low speed modes of propulsion. This efficiency is defined as the ratio of the average useful work obtained during one cycle of propeller operation to the average power input required to sustain the motion of the propeller during the cycle.

A variational framework for spectral discretization of the density matrix in Kohn Sham density functional theory

Kohn-Sham density functional theory (KSDFT) is currently the main work-horse of quantum mechanical calculations in physics, chemistry, and materials science. From a mechanical engineering perspective, we are interested in studying the role of defects in the mechanical properties in materials. In real materials, defects are typically found at very small concentrations e.g., vacancies occur at parts per million, dislocation density in metals ranges from $10^{10} m^{-2}$ to $10^{15} m^{-2}$, and grain sizes vary from nanometers to micrometers in polycrystalline materials, etc. In order to model materials at realistic defect concentrations using DFT, we would need to work with system sizes beyond millions of atoms. Due to the cubic-scaling computational cost with respect to the number of atoms in conventional DFT implementations, such system sizes are unreachable. Since the early 1990s, there has been a huge interest in developing DFT implementations that have linear-scaling computational cost. A promising approach to achieving linear-scaling cost is to approximate the density matrix in KSDFT. The focus of this thesis is to provide a firm mathematical framework to study the convergence of these approximations. We reformulate the Kohn-Sham density functional theory as a nested variational problem in the density matrix, the electrostatic potential, and a field dual to the electron density. The corresponding functional is linear in the density matrix and thus amenable to spectral representation. Based on this reformulation, we introduce a new approximation scheme, called spectral binning, which does not require smoothing of the occupancy function and thus applies at arbitrarily low temperatures. We proof convergence of the approximate solutions with respect to spectral binning and with respect to an additional spatial discretization of the domain. For a standard one-dimensional benchmark problem, we present numerical experiments for which spectral binning exhibits excellent convergence characteristics and outperforms other linear-scaling methods.

Sociopoetizando a construção das ações de autocuidado no envelhecimento saudável: uma aplicação da teoria de Nola Pender

O envelhecimento populacional no Brasil sobreleva a necessidade de organização de serviços de saúde, sendo a estimulação do autocuidado uma estratégia privilegiada para orientar programas de promoção da saúde para pessoas idosas. Face à busca das mais variadas formas de viver bem, abrem-se fronteiras possibilitando o surgimento de modelos de envelhecimento saudável. Partindo do pressuposto de que as pessoas possuem uma dimensão imaginativa no acrescentar qualidade aos anos de vida, delimitou-se como objeto de estudo o imaginário de um grupo da terceira idade na construção das ações de autocuidado. Objetivos: descrever a poética sobre as ações de autocuidado construídas por um grupo de pessoas idosas; e analisar os significados (conceitos/confetos) atribuídos por essas pessoas ao envelhecer. Utilizou-se como marco referencial a Teoria de Promoção da Saúde de Nola Pender. Trata-se de pesquisa descritiva, qualitativa, considerando o paradigma naturalista. Foi aplicado o método sociopoético por meio do dispositivo analítico Grupo Pesquisador, composto por 11 idosos participantes da Unati da Universidade do Estado do Rio de Janeiro, que desenvolveram a investigação no período de outubro a dezembro de 2008, mediante as técnicas de pesquisa: Dinâmica de Corpo como Território Mínimo e a Vivência de Lugares Geomíticos. Foram questões norteadoras do estudo, respectivamente: Como vocês se cuidam para o caminho do bom envelhecer? E Como é o autocuidado para o envelhecer saudável se ele for um lugar geomítico?. Os dados produzidos foram submetidos à análise categorial, dos estudos sociopoéticos. No estudo filosófico, observou-se haver coexistência da autoimagem realista revelando que os idosos estão mais aptos aos desafios da vida, pois seu comportamento é coerente com a ideia que faz de si, além de intenções, aspirações e tendências. O classificatório ressaltou as dicotomias das ações de autocuidado tendo: O Autocuidado através dos Limites e Possibilidades; e Transcender para Experienciar o Dom do Envelhecer; O transversal revelou O Autocuidado como Reconhecimento das Necessidades de Saúde, enquanto no surreal sobrelevam-se Aceitar o Novo para um Renascer Saudável; Perseverança para Conviver com o Envelhecimento; e Procurar Assistência pode Desvelar Temores para a Finitude do Viver. Conclui-se que a compreensão do imaginário dos sujeitos de pesquisa mediada pela teoria de Pender permitiu identificar fatores que influenciam e motivam o autocuidado para comportamentos saudáveis. Assim, o grupo vislumbra para seu futuro uma imagem de envelhecer mais dinâmica, adotando para si próprio um viver mais autônomo, ativo e bem-sucedido. À contribuição do estudo, propõe-se aos enfermeiros a apropriação de conceitos teóricos como forma de traduzir a realidade e demonstrar alternativas viáveis de ações de cuidado/saúde, bem como a utilização das práticas de dinâmicas de criatividade e sensibilidade nas atividades assistenciais.

Synthesis, Oxidation and Photophysics of Perfluoroborated Tetrakis(pyrophosphito)diplatinate (II) and Density Functional Theory (DFT) Study of Electrochemical CO2 Reduction by Mn Catalysts

In the first part of this thesis (Chapters I and II), the synthesis, characterization, reactivity and photophysics of per(difluoroborated) tetrakis(pyrophosphito)diplatinate(II) (Pt(POPBF₂)) are discussed. Pt(POP-BF₂) was obtained by reaction of [Pt₂(POP)₄]^4- with neat boron trifluoride diethyl etherate (BF₃·Et₂O). While Pt(POP-BF₂) and [Pt₂(POP)₄]^4- have similar structures and absorption spectra, they differ in significant ways. Firstly, as discussed in Chapter I, the former is less susceptible to oxidation, as evidenced by the reversibility of its oxidation by I2. Secondly, while the first excited triplet states (T₁) of both Pt(POP-BF₂) and [Pt₂(POP)₄]^4- exhibit long lifetimes (ca. 0.01 ms at room temperature) and substantial zero-field splitting (40 cm^-1), Pt(POP-BF₂) also has a remarkably long-lived (1.6 ns at room temperature) singlet excited state (S₁), indicating slow intersystem crossing (ISC). Fluorescence lifetime and quantum yield (QY) of Pt(POP-BF₂) were measured over a range of temperatures, providing insight into the slow ISC process. The remarkable spectroscopic and photophysical properties of Pt(POP-BF₂), both in solution and as a microcrystalline powder, form the theme of Chapter II.

In the second part of the thesis (Chapters III and IV), the electrochemical reduction of CO₂ to CO by [(L)Mn(CO)₃]^- catalysts is investigated using density functional theory (DFT). As discussed in Chapter III, the turnover frequency (TOF)-limiting step is the dehydroxylation of [(bpy)Mn(CO)₃(CO₂H)]^0/- (bpy = bipyridine) by trifluoroethanol (TFEH) to form [(bpy)Mn(CO)₄]^+/0. Because the dehydroxylation of [(bpy)Mn(CO)₃(CO₂H)]^- is faster, maximum TOF (TOF_max) is achieved at potentials sufficient to completely reduce [(bpy)Mn(CO)₃(CO₂H)]⁰ to [(bpy)Mn(CO)₃(CO₂H)]^-. Substitution of bipyridine with bipyrimidine reduces the overpotential needed, but at the expense of TOF_max. In Chapter IV, the decoration of the bipyrimidine ligand with a pendant alcohol is discussed as a strategy to increase CO₂ reduction activity. Our calculations predict that the pendant alcohol acts in concert with an external TFEH molecule, the latter acidifying the former, resulting in a ~ 80,000-fold improvement in the rate of TOF-limiting dehydroxylation of [(L)Mn(CO)₃(CO₂H)]^-.

An interesting strategy for the co-upgrading of light olefins and alkanes into heavier alkanes is the subject of Appendix B. The proposed scheme involves dimerization of the light olefin, operating in tandem with transfer hydrogenation between the olefin dimer and the light alkane. The work presented therein involved a Ta olefin dimerization catalyst and a silica-supported Ir transfer hydrogenation catalyst. Olefin dimer was formed under reaction conditions; however, this did not undergo transfer hydrogenation with the light alkane. A significant challenge is that the Ta catalyst selectively produces highly branched dimers, which are unable to undergo transfer hydrogenation.

Necessidades de orientação de enfermagem para o autocuidado visando a qualidade de vida de clientes em terapia de hemodiálise

Pressupondo que o conhecimento sobre a doença renal crônica (DRC) e seu tratamento, possibilita ao cliente entendimento e aceitação para conviver com esse agravo, favorecendo comportamentos de autocuidado, delimitou-se os problemas: Qual é a qualidade de vida de clientes com DRC submetidos à hemodiálise? Quais são as necessidades de orientação de enfermagem para o autocuidado desses clientes visando à promoção de sua qualidade de vida? Objetivos específicos: Identificar as características sóciodemográficas e nosológicas de clientes com DRC, em hemodiálise, associando às suas necessidades de orientação de enfermagem para o autocuidado; Identificar a qualidade de vida desses clientes, aplicando o questionário de Kidney Disease Quality of Life Short Form (KDQOL-SF); Relacionar as necessidades de orientação de enfermagem para o autocuidado com a qualidade de vida dos clientes com DRC em terapia de hemodiálise. Descreve-se como marco referencial a Teoria do Autocuidado de Orem, concepções de autocuidado e de qualidade de vida. Pesquisa descritiva, quantitativa, através da entrevista individual realizada na Unidade de Diálise da Enfermaria de Nefrologia do Hospital Universitário Pedro Ernesto da Universidade do Estado do Rio de Janeiro, no período de agosto de 2008 a maio de 2009. Foram sujeitos de pesquisa 43 clientes. Foram utilizados: formulário para caracterização da clientela e levantamento das necessidades de autocuidado e o questionário KDQOL-SF para mensurar a qualidade de vida dos sujeitos. Resultados: Os clientes com doença renal crônica em terapia de hemodiálise são, em sua maioria, do sexo masculino (55%) e mantém união estável (81%); situando-se 39,53%, na faixa etária de 45 a 65 anos e 79,07% na categoria de aposentados. 37,54% têm ensino fundamental. Quanto às características nosológicas, 74,42% possuem hipertensão arterial, encontrando-se 83,72% em hemodiálise, há menos de um ano. A qualidade de vida desses clientes, avaliada pelo KDQOL-SF, obteve os menores escores nas dimensões: limitações causadas por problemas da saúde física; condição de trabalho; limitações causadas por problemas da saúde emocional; capacidade funcional e sobrecarga imposta pela doença renal. Relacionando esse resultado com o obtido no questionário para avaliação das necessidades de orientação de enfermagem para o autocuidado tem-se: problemas da saúde física relacionado com terapia nutricional, ingestão de líquidos, complicações da hemodiálise, anticoagulação e prática de atividade física; relacionadas a problemas de saúde emocional tem-se a associação a grupos e a atividades de lazer; e relacionada à capacidade funcional e sobrecarga da doença renal tem-se a prática de atividade física. Conclui-se que a enfermagem, além de administrar a realização das sessões de hemodiálise, tem papel fundamental na educação à saúde dos clientes, familiares e/ou acompanhantes. O apoio do enfermeiro ao cliente no processo de enfrentamento e tratamento da DRC, contribui para que este adquira habilidade nas ações de autocuidado e consequentemente favoreça sua qualidade de vida.

Free algebras in Von Neumann-Bernays-Gӧdel set theory and positive elementary inductions in reasonable structures

This thesis consists of two independent chapters. The first chapter deals with universal algebra. It is shown, in von Neumann-Bernays-Gӧdel set theory, that free images of partial algebras exist in arbitrary varieties. It follows from this, as set-complete Boolean algebras form a variety, that there exist free set-complete Boolean algebras on any class of generators. This appears to contradict a well-known result of A. Hales and H. Gaifman, stating that there is no complete Boolean algebra on any infinite set of generators. However, it does not, as the algebras constructed in this chapter are allowed to be proper classes. The second chapter deals with positive elementary inductions. It is shown that, in any reasonable structure ᶆ, the inductive closure ordinal of ᶆ is admissible, by showing it is equal to an ordinal measuring the saturation of ᶆ. This is also used to show that non-recursively saturated models of the theories ACF, RCF, and DCF have inductive closure ordinals greater than _ω.

Representações sociais da Aids para pessoas que vivem com HIV e suas interfaces cotidianas

O presente estudo teve como objetivo descrever o conteúdo das representações sociais acerca da Aids para os usuários soropositivos em acompanhamento ambulatorial da rede pública de saúde e analisar a interface das representações sociais da Aids com o cotidiano dos indivíduos que vivem com o HIV, especialmente no que concerne à sua organização e ao processo de adesão ao tratamento. Trata-se de um estudo exploratório-descritivo, pautado na abordagem qualitativa e orientado pela Teoria das Representações Sociais. Os sujeitos consistiram em 30 usuários em acompanhamento ambulatorial de um Hospital Público Municipal localizado na cidade do Rio de Janeiro referenciado para clientes soropositivos ao HIV/Aids. Os dados foram coletados por meio de entrevista e analisados através da análise de conteúdo. Como resultados, emergiram 6 categorias, quais sejam: Elementos de memória da Ancoragem da Aids na sociedade e o seu processo de transformação, onde foi explicitada a ancoragem da Aids no outro, na África, no macaco, no homossexual e uma nova ancoragem apresentada consiste na cronicidade do diabetes, deixando a síndrome de ser sinônimo de morte; Transmissão e Prevenção da Aids segundo as pessoas que convivem com a síndrome, na qual os sujeitos apresentaram quase todas as formas cientificamente comprovadas quanto aos meios de transmissão do vírus HIV; O cotidiano dos indivíduos soropositivos permeado pelo processo de vulnerabilidade ao HIV, no âmbito do qual entende-se que o reconhecimento do risco individual frente à epidemia irá influenciar, sobretudo, as práticas e os comportamentos das pessoas; Discriminação e ocultamento no conviver com o HIV, onde se apresenta como estratégias de sobrevivência social o ocultamento do estado de soropositividade ao HIV. Assim, podem continuar a vida como pessoas consideradas normais, sem serem acusadas e discriminadas, sejam no âmbito familiar, social ou no trabalho; além disso, os sujeitos do estudo declararam que eram preconceituosos antes do diagnóstico; o processo de adesão ao tratamento na cotidianidade de indivíduos soropositivos, observando-se, nesta categoria, que um dos grandes motivadores da adesão ao tratamento consiste no fato dos usuários acreditarem no resultado positivo da terapêutica; o enfrentamento cotidiano experiênciado pelos sujeitos que convivem com o HIV, onde a forma como os sujeitos organizam o seu cotidiano para enfrentar e conviver com o HIV reflete diretamente em suas atitudes e em suas práticas, tanto no processo da adesão, como nas relações sociais (o outro) e, principalmente, na relação individual (o eu). Conclui-se que a representação social da Aids apresenta-se multifacetada e dependente do contexto histórico e social no qual o indivíduo está inserido, seus valores, cultura, nível de informação e conhecimento.

Soberania e acumulação de capital: uma análise crítica de Hugo Grotius, Pasquale Mancini e Hans Kelsen

A soberania já foi conceituada de diversos modos ao longo da história. Apesar disso, não deixou de ser a categoria mais elementar do direito internacional; expressando o fundamento de atuação dos Estados, foi através da soberania que o direito internacional se desenvolveu do Século XVII até os dias de hoje. Isso evidencia uma distinção entre o conteúdo da soberania, quer dizer, o seu modo de manifestação, o seu conceito, que se altera em cada período histórico, de um lado, e, do outro, a forma jurídica internacional expressa pela soberania, que se mantém intacta e que existe independentemente do conteúdo que lhe é dado, quer dizer, o lugar que ela ocupa no direito internacional. Através da análise do conceito de soberania fornecido por três autores clássicos de diferentes períodos históricos Hugo Grotius, Pasquale Mancini e Hans Kelsen o presente trabalho tem por objetivo demonstrar o caráter ideológico de cada teoria e, conseqüentemente, sua inexatidão. Para fazê-lo, foi adotado o método materialista dialético, através do qual a produção de idéias por parte do homem deve ser observada nos limites das suas condições de existência e as idéias produzidas como um reflexo consciente do mundo real. Cuida-se, assim, de observar o direito de superioridade afirmado por Grotius nos limites das condições de existência humana que se alteravam com a transição do feudalismo para capitalismo, e extrai-se o seu sentido da luta entre a Igreja e os monarcas que iam centralizando sob si o poder. Da mesma forma, observa-se o direito de nacionalidade de Mancini sob as condições de existência propiciadas pelo amadurecimento das classes sociais do capitalismo na Europa Ocidental como fruto da Revolução Industrial, extraindo-se seu sentido das lutas revolucionárias por libertação nacional que ali se desenrolavam. O caráter essencialmente limitado da soberania de Kelsen, enfim, será observado no contexto da passagem do capitalismo para sua época imperialista, como um reflexo consciente dos desenvolvimentos experimentados pelo direito internacional no fim do Século XIX e início do Século XX, após a Primeira Guerra Mundial. Assim, além de demonstrar o caráter ideológico e a inexatidão dos conceitos mencionados, busca-se demonstrar que o conteúdo da soberania em cada período histórico analisado encontra sua razão de ser na correspondente fase de desenvolvimento do capitalismo e que a forma jurídica soberania, isto é, o lugar que ela ocupa no direito internacional, é determinado pela necessidade do capitalismo de um instrumento de força que assegure a acumulação de capital, o Estado soberano.

Logarithmic Potential Theory on Riemann Surfaces

We develop a logarithmic potential theory on Riemann surfaces which generalizes logarithmic potential theory on the complex plane. We show the existence of an equilibrium measure and examine its structure. This leads to a formula for the structure of the equilibrium measure which is new even in the plane. We then use our results to study quadrature domains, Laplacian growth, and Coulomb gas ensembles on Riemann surfaces. We prove that the complement of the support of the equilibrium measure satisfies a quadrature identity. Furthermore, our setup allows us to naturally realize weak solutions of Laplacian growth (for a general time-dependent source) as an evolution of the support of equilibrium measures. When applied to the Riemann sphere this approach unifies the known methods for generating interior and exterior Laplacian growth. We later narrow our focus to a special class of quadrature domains which we call Algebraic Quadrature Domains. We show that many of the properties of quadrature domains generalize to this setting. In particular, the boundary of an Algebraic Quadrature Domain is the inverse image of a planar algebraic curve under a meromorphic function. This makes the study of the topology of Algebraic Quadrature Domains an interesting problem. We briefly investigate this problem and then narrow our focus to the study of the topology of classical quadrature domains. We extend the results of Lee and Makarov and prove (for n ≥ 3) c ≤ 5n-5, where c and n denote the connectivity and degree of a (classical) quadrature domain. At the same time we obtain a new upper bound on the number of isolated points of the algebraic curve corresponding to the boundary and thus a new upper bound on the number of special points. In the final chapter we study Coulomb gas ensembles on Riemann surfaces.

Essays in Behavioral Decision Theory

This thesis studies decision making under uncertainty and how economic agents respond to information. The classic model of subjective expected utility and Bayesian updating is often at odds with empirical and experimental results; people exhibit systematic biases in information processing and often exhibit aversion to ambiguity. The aim of this work is to develop simple models that capture observed biases and study their economic implications.

In the first chapter I present an axiomatic model of cognitive dissonance, in which an agent's response to information explicitly depends upon past actions. I introduce novel behavioral axioms and derive a representation in which beliefs are directionally updated. The agent twists the information and overweights states in which his past actions provide a higher payoff. I then characterize two special cases of the representation. In the first case, the agent distorts the likelihood ratio of two states by a function of the utility values of the previous action in those states. In the second case, the agent's posterior beliefs are a convex combination of the Bayesian belief and the one which maximizes the conditional value of the previous action. Within the second case a unique parameter captures the agent's sensitivity to dissonance, and I characterize a way to compare sensitivity to dissonance between individuals. Lastly, I develop several simple applications and show that cognitive dissonance contributes to the equity premium and price volatility, asymmetric reaction to news, and belief polarization.

The second chapter characterizes a decision maker with sticky beliefs. That is, a decision maker who does not update enough in response to information, where enough means as a Bayesian decision maker would. This chapter provides axiomatic foundations for sticky beliefs by weakening the standard axioms of dynamic consistency and consequentialism. I derive a representation in which updated beliefs are a convex combination of the prior and the Bayesian posterior. A unique parameter captures the weight on the prior and is interpreted as the agent's measure of belief stickiness or conservatism bias. This parameter is endogenously identified from preferences and is easily elicited from experimental data.

The third chapter deals with updating in the face of ambiguity, using the framework of Gilboa and Schmeidler. There is no consensus on the correct way way to update a set of priors. Current methods either do not allow a decision maker to make an inference about her priors or require an extreme level of inference. In this chapter I propose and axiomatize a general model of updating a set of priors. A decision maker who updates her beliefs in accordance with the model can be thought of as one that chooses a threshold that is used to determine whether a prior is plausible, given some observation. She retains the plausible priors and applies Bayes' rule. This model includes generalized Bayesian updating and maximum likelihood updating as special cases.