An exact local conservation theorem for finite-amplitude disturbances to non-parallel shear flows, with remarks on Hamiltonian structure and on Arnol'd's stability theorems

Disturbances of arbitrary amplitude are superposed on a basic flow which is assumed to be steady and either (a) two-dimensional, homogeneous, and incompressible (rotating or non-rotating) or (b) stably stratified and quasi-geostrophic. Flow over shallow topography is allowed in either case. The basic flow, as well as the disturbance, is assumed to be subject neither to external forcing nor to dissipative processes like viscosity. An exact, local ‘wave-activity conservation theorem’ is derived in which the density A and flux F are second-order ‘wave properties’ or ‘disturbance properties’, meaning that they are O(a2) in magnitude as disturbance amplitude a [rightward arrow] 0, and that they are evaluable correct to O(a2) from linear theory, to O(a3) from second-order theory, and so on to higher orders in a. For a disturbance in the form of a single, slowly varying, non-stationary Rossby wavetrain, $\overline{F}/\overline{A}$ reduces approximately to the Rossby-wave group velocity, where (${}^{-}$) is an appropriate averaging operator. F and A have the formal appearance of Eulerian quantities, but generally involve a multivalued function the correct branch of which requires a certain amount of Lagrangian information for its determination. It is shown that, in a certain sense, the construction of conservable, quasi-Eulerian wave properties like A is unique and that the multivaluedness is inescapable in general. The connection with the concepts of pseudoenergy (quasi-energy), pseudomomentum (quasi-momentum), and ‘Eliassen-Palm wave activity’ is noted. The relationship of this and similar conservation theorems to dynamical fundamentals and to Arnol'd's nonlinear stability theorems is discussed in the light of recent advances in Hamiltonian dynamics. These show where such conservation theorems come from and how to construct them in other cases. An elementary proof of the Hamiltonian structure of two-dimensional Eulerian vortex dynamics is put on record, with explicit attention to the boundary conditions. The connection between Arnol'd's second stability theorem and the suppression of shear and self-tuning resonant instabilities by boundary constraints is discussed, and a finite-amplitude counterpart to Rayleigh's inflection-point theorem noted

Análise de barragens de gravidade de concreto considerando a fase construtiva e a interação dinâmica barragem-reservatório-fundação

o objetivo deste trabalho é a análise de barragens de gravidade de concreto desde a faseda sua construção até sua completa entrada em serviço. Inicialmente é feita a análise da fase construtiva, onde o problema fundamental é devido às tensões térmicas decorrentes do calor de hidratação. O método dos elementos finitos é empregado para a solução dos problemasde transferência de calor e de tensões. A influência da construção em camadas é introduzidaatravés da redefinição da malha de elementos finitos, logo após o lançamento de cadacamada de concreto. Uma atenção especial é dada ao problema de fissuração em estruturas de concreto simples.Algunsmodelos usuais são apresentados, discutindo-se a eficiência dos mesmos. Os modelosde fissuração distribuída têm sido preferidos, em virtude dos vários inconvenientes apresentados pelas formulações discretas. Esses modelos, entretanto, fornecem resultados dependentesda malha de elementos finitos e alguma consideração adicional deve ser feita para corrigiressas distorções. Normalmente, tenta-se corrigir esse problema através da adoção de umaresistênciaà tração minorada que é definida em função da energia de fratura do material. Neste trabalho, é demonstrado que esse procedimento não é satisfatório e é proposta uma novaformulaçãopara a análise de grandes estruturas de concreto. A análise das tensões na etapa de construção da barragem é feita com o emprego de um modelo constitutivo viscoelástico com envelhecimento para o concreto. Em virtude do envelhecimento,a matriz de rigidez da estrutura é variável no tempo, devendo ser redefinida e triangularizadaem cada instante. Isto leva a um grande esforço computacional, sobretudo, quandoa barragem é construída em muitas camadas. Para evitar esse inconveniente, adota-se um procedimento iterativo que permite que a matriz de rigidez seja redefinida em poucas idadesde referência. Numa segunda etapa da análise, a barragem é submetida à pressão hidrostática e a uma excitação sísmica. A análise dinâmica é realizada considerando-se o movimento do sistema acoplado barragem-reservatório-fundação. O sismo é considerado um processo estocásticonão estacionário e a segurança da estrutura é determinada em relação aos principais modos de falha

Dinâmica monetária eficiente sob encontros aleatórios: uma classe de métodos numéricos que exploram concavidade

A dificuldade em se caracterizar alocações ou equilíbrios não estacionários é uma das principais explicações para a utilização de conceitos e hipóteses que trivializam a dinâmica da economia. Tal dificuldade é especialmente crítica em Teoria Monetária, em que a dimensionalidade do problema é alta mesmo para modelos muito simples. Neste contexto, o presente trabalho relata a estratégia computacional de implementação do método recursivo proposto por Monteiro e Cavalcanti (2006), o qual permite calcular a sequência ótima (possivelmente não estacionária) de distribuições de moeda em uma extensão do modelo proposto por Kiyotaki e Wright (1989). Três aspectos deste cálculo são enfatizados: (i) a implementação computacional do problema do planejador envolve a escolha de variáveis contínuas e discretas que maximizem uma função não linear e satisfaçam restrições não lineares; (ii) a função objetivo deste problema não é côncava e as restrições não são convexas; e (iii) o conjunto de escolhas admissíveis não é conhecido a priori. O objetivo é documentar as dificuldades envolvidas, as soluções propostas e os métodos e recursos disponíveis para a implementação numérica da caracterização da dinâmica monetária eficiente sob a hipótese de encontros aleatórios.

Análise de DFA e de agrupamento do perfil de densidade de poços de petróleo

In recent years, the DFA introduced by Peng, was established as an important tool capable of detecting long-range autocorrelation in time series with non-stationary. This technique has been successfully applied to various areas such as: Econophysics, Biophysics, Medicine, Physics and Climatology. In this study, we used the DFA technique to obtain the Hurst exponent (H) of the profile of electric density profile (RHOB) of 53 wells resulting from the Field School of Namorados. In this work we want to know if we can or not use H to spatially characterize the spatial data field. Two cases arise: In the first a set of H reflects the local geology, with wells that are geographically closer showing similar H, and then one can use H in geostatistical procedures. In the second case each well has its proper H and the information of the well are uncorrelated, the profiles show only random fluctuations in H that do not show any spatial structure. Cluster analysis is a method widely used in carrying out statistical analysis. In this work we use the non-hierarchy method of k-means. In order to verify whether a set of data generated by the k-means method shows spatial patterns, we create the parameter Ω (index of neighborhood). High Ω shows more aggregated data, low Ω indicates dispersed or data without spatial correlation. With help of this index and the method of Monte Carlo. Using Ω index we verify that random cluster data shows a distribution of Ω that is lower than actual cluster Ω. Thus we conclude that the data of H obtained in 53 wells are grouped and can be used to characterize space patterns. The analysis of curves level confirmed the results of the k-means

Use of direct and iterative solvers for estimation of SNP effects in genome-wide selection

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

DFA e análise de agrupamento aplicadas a perfis de porosidade neutrônico em poços de petróleo

Peng was the first to work with the Technical DFA (Detrended Fluctuation Analysis), a tool capable of detecting auto-long-range correlation in time series with non-stationary. In this study, the technique of DFA is used to obtain the Hurst exponent (H) profile of the electric neutron porosity of the 52 oil wells in Namorado Field, located in the Campos Basin -Brazil. The purpose is to know if the Hurst exponent can be used to characterize spatial distribution of wells. Thus, we verify that the wells that have close values of H are spatially close together. In this work we used the method of hierarchical clustering and non-hierarchical clustering method (the k-mean method). Then compare the two methods to see which of the two provides the best result. From this, was the parameter � (index neighborhood) which checks whether a data set generated by the k- average method, or at random, so in fact spatial patterns. High values of � indicate that the data are aggregated, while low values of � indicate that the data are scattered (no spatial correlation). Using the Monte Carlo method showed that combined data show a random distribution of � below the empirical value. So the empirical evidence of H obtained from 52 wells are grouped geographically. By passing the data of standard curves with the results obtained by the k-mean, confirming that it is effective to correlate well in spatial distribution

Fortran programs for the time-dependent Gross-Pitaevskii equation in a fully anisotropic trap

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

C programs for solving the time-dependent Gross-Pitaevskii equation in a fully anisotropic trap

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

Comments on nonlinear dynamics of a non-ideal Duffing-Rayleigh oscillator: Numerical and analytical approaches

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

Assessment of body surface temperature in cetaceans: an iterative approach

A transferência de energia térmica da superfície corporal para a água é provavelmente o aspecto mais importante do equilíbrio térmico em mamíferos marinhos, mas os respectivos cálculos dependem do conhecimento da temperatura da superfície, T S, cuja medição direta em animais em liberdade constitui um problema difícil de resolver. Um método iterativo é proposto para a predição de T S de cetáceos em liberdade, a partir da temperatura corporal profunda, da velocidade de deslocamento e da temperatura e propriedades termodinâmicas da água.

ITERATIVE NUMERICAL-SOLUTION OF SCATTERING PROBLEMS

An iterative Neumann series method, employing a real auxiliary scattering integral equation, is used to calculate scattering lengths and phase shifts for the atomic Yukawa and exponential potentials. For these potentials the original Neumann series diverges. The present iterative method yields results that are far better, in convergence, stability and precision, than other momentum space methods. Accurate result is obtained in both cases with an estimated error of about 1 in 10(10) after some 8-10 iterations.

Adaptive filter feature identification for structural health monitoring in aeronautical panel

This paper presents an approach for structural health monitoring (SHM) by using adaptive filters. The experimental signals from different structural conditions provided by piezoelectric actuators/sensors bonded in the test structure are modeled by a discrete-time recursive least square (RLS) filter. The biggest advantage to use a RLS filter is the clear possibility to perform an online SHM procedure since that the identification is also valid for non-stationary linear systems. An online damage-sensitive index feature is computed based on autoregressive (AR) portion of coefficients normalized by the square root of the sum of the square of them. The proposed method is then utilized in a laboratory test involving an aeronautical panel coupled with piezoelectric sensors/actuators (PZTs) in different positions. A hypothesis test employing the t-test is used to obtain the damage decision. The proposed algorithm was able to identify and localize the damages simulated in the structure. The results have shown the applicability and drawbacks the method and the paper concludes with suggestions to improve it. ©2010 Society for Experimental Mechanics Inc.

Deconvolução de processo sísmico não-estacionário

O presente trabalho trata da aplicação do filtro Kalman-Bucy (FKB), organizado como uma deconvolução (FKBD), para extração da função refletividade a partir de dados sísmicos. Isto significa que o processo é descrito como estocástico não-estacionário, e corresponde a uma generalização da teoria de Wiener-Kolmogorov. A descrição matemática do FKB conserva a relação com a do filtro Wiener-Hopf (FWH) que trata da contra-parte com um processo estocástico estacionário. A estratégia de ataque ao problema é estruturada em partes: (a) Critério de otimização; (b) Conhecimento a priori; (c) Algoritmo; e (d) Qualidade. O conhecimento a priori inclui o modelo convolucional, e estabelece estatísticas para as suas componentes do modelo (pulso-fonte efetivo, função refletividade, ruídos geológico e local). Para demostrar a versatilidade, a aplicabilidade e limitações do método, elaboramos experimentos sistemáticos de deconvolução sob várias situações de nível de ruídos aditivos e de pulso-fonte efetivo. Demonstramos, em primeiro lugar, a necessidade de filtros equalizadores e, em segundo lugar, que o fator de coerência espectral é uma boa medida numérica da qualidade do processo. Justificamos também o presente estudo para a aplicação em dados reais, como exemplificado.

Migração pré-empilhamento Kirchhoff feixes gaussianos 2,5D nos domínios afastamento comum e ângulo-comum

O método de migração do tipo Kirchhoff se apresenta na literatura como uma das ferramentas mais importantes de todo o processamento sísmico, servindo de base para a resolução de outros problemas de imageamento, devido ao um menor custo computacional em relação aos métodos que tem por base a solução numérica da equação da onda. No caso da aplicação em três dimensões (3D), mesmo a migração do tipo Kirchhoff torna-se dispendiosa, no que se refere aos requisitos computacionais e até mesmo numéricos para sua efetiva aplicação. Desta maneira, no presente trabalho, objetivando produzir resultados com uma razão sinal/ruído maior e um menor esforço computacional, foi utilizado uma simplificação do meio denominado 2.5D, baseado nos fundamentos teóricos da propagação de feixes gaussianos. Assim, tendo como base o operador integral com feixes gaussianos desenvolvido por Ferreira e Cruz (2009), foi derivado um novo operador integral de superposição de campos paraxiais (feixes gaussianos), o mesmo foi inserido no núcleo do operador integral de migração Kirchhoff convencional em verdadeira amplitude, para a situação 2,5D, definindo desta maneira um novo operador de migração do tipo Kirchhoff para a classe pré-empilhamento em verdadeira amplitude 2.5D (KGB,do inglês Kirchhoff-Gausian-Beam). Posteriormente, tal operador foi particularizado para as configurações de medida afastamento comum (CO, do inglês common offset) e ângulo de reflexão comum (CA, do inglês common angle), ressaltando ainda, que na presente Tese foi também idealizada uma espécie de flexibilização do operador integral de superposição de feixes gaussianos, no que concerne a sua aplicação em mais de um domínio, quais sejam, afastamento comum e fonte comum. Nesta Tese são feitas aplicações de dados sintéticos originados a partir de um modelo anticlinal.

Experimental setup for measuring roll waves on laminar open channel flows

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