Figures of equilibrium for tidally deformed non-homogeneous celestial bodies

Abstract (2,250 Maximum Characters): Several theories of tidal evolution, since the theory developed by Darwin in the XIX century, are based on the figure of equilibrium of the tidally deformed body. Frequently the adopted figure is a Jeans prolate spheroid. In some case, however, the rotation is important and Roche ellipsoids are used. The main limitations of these models are (a) they refer to homogeneous bodies; (b) the rotation axis is perpendicular to the plane of the orbit. This communication aims at presenting several results in which these hypotheses are not done. In what concerns the non-homogeneity, the presented results concerns initially bodies formed by N homogeneous layers and we study the non sphericity of each layer and relate them to the density distribution. The result is similar to the Clairaut figure of equilibrium, often used in planetary sciences, but taking into full account the tidal deformation. The case of the rotation axis non perpendicular to the orbital plane is much more complex and the study has been restricted for the moment to the case of homogeneous bodies.

Molecular plating of thin lanthanide layers with improved material properties for nuclear applications

In der vorliegenden Arbeit werden Experimente beschrieben, die zu einem vertieften Verständnis fundamentaler Prozesse bei der elektrochemischen Herstellung von Dünnschichten, sog. Targets, für kernphysikalische und -chemische Studien führten. Targets wurden mittels 'Molecular Plating' (MP) hergestellt, indem eine Elektrodeposition aus organischem Medium in der Regel bei konstantem Strom in Zwei-Elektroden-Zellen. Die Resultate erlaubten, optimierte Herstellungs-bedingungen zu ermitteln, welche die Produktion deutlich verbesserter Targets erlaubten. MP bei konstantem Strom ist ein massentransportkontrollierter Prozess. Der angelegte Strom wird durch einen konstanten Fluss elektroaktiver Spezies zur Kathode – auf der die Schicht wächst – und Anode aufrechterhalten. Die Untersuchungen zeigten, dass das Zellenpotential des Elektrodepositionsystems immer durch den Ohm'schen Spannungsabfall auf Grund des Widerstandes der verwendeten Lösung dominiert wurde. Dies erlaubte die Herleitung einer Beziehung zwischen dem Zellenpotential und der Konzentration der elektroaktiven Spezies. Die Beziehung erlaubt die Erklärung des gemessenen zeitlichen Verlaufs des Zellenpotentials während der Abscheidung als Funktion der Elektrolytkonzentration. Dies dient als Basis, auf der nun ein umfassenderes Bild der Prozesse, die für die charakteristischen Minima im Potentialverlauf einer Abscheidung verantwortlich sind, gewonnen werden kann. Es konnte gezeigt werden, dass die Minima mit der fast vollständigen Entfernung (durch Abscheidung) der aus einem gelösten Salz erzeugten Nd-Ionen korrespondieren. Die abgeschiedene Spezies wurde als Nd3+ identifiziert, vermutlich als Carboxylat, Oxid oder Hydroxid, was auf Grund der hohen negative Werte des Standardredoxpotentials der Lanthanide verständlich erscheint. Von den vorliegenden elektroaktiven Spezies tragen die Nd3+ Ionen nur zu knapp 20% zum Gesamtstrom bei. Durch Elektrolyse tragen auch die Lösungsmittelkomponenten zu diese Strom bei. Die Gegenwart von elektrolysiertem Lösungsmittel wurde in Analysen der Dünnschichten bestätigt. Diese waren immer mit chemi- und physisorbierten Lösungsmittelmolekülen bedeckt. Die Analyse der Dünnschichten zeigte, dass die Oberflächen von einem furchenartiges Netz durchzogen waren, und dass diese während des Trocknen der Schichten nach dem MP entstanden. Ob die Schichten an Luft oder in inerter Atmosphäre trockneten, hatte keinen Einfluss. Es wurden Experimente mit mehreren Lösungsmitteln durchgeführt, die sich deutlich in ihren physikalischen Eigenschaften, v.a. dem Siedepunkt, unterschieden. Furchenfreie Dünnschichten konnten insbesondere bei MP in N,N-dimethylformamide (DMF) erzeugt werden. Die Verwendung von DMF in Kombination mit einer Abscheidung auf sehr glatten Substraten erlaubte die Produktion von sehr homogenen, glatten und defektfreien Schichten. Diese waren vermutlich geringeren inneren Spannungen während des Trocknens ausgesetzt, als Schichten auf raueren Substraten oder solche, die aus flüchtigeren Lösungsmitteln hergestellt wurden. Die Oberflächenrauigkeit des Substrats und das gewählte Lösungsmittel wurden so als Schlüsselfaktoren für die Produktion hochqualitativer Schichten identifiziert. Es konnte gezeigt werden, dass mit MP eine sehr effiziente Methode zur Herstellung homogener Schichten mit exzellenter Ausbeute ist. In weiteren Experimenten mit dem primordialen Alpha-Emitter 147Sm als Modellisotop wurde die Eignung solcher Schichten als Alpha-Quelle untersucht. Sowohl die Energieauflösung als auch der Anteil der Alpha-Teilchen, die den Detektor erreichten, waren von den Quelleneigenschaften abhängig. Die Effekte wurden verschiedenen Variablen der Dünnschicht zugeordnet, welche die Alpha-Spektren beeinflussten. Dominant war die Wahl des Lösungsmittels und die Rauigkeit des Substrats. Dies beeinflusste Schichtdicke und -morphologie sowie die Art des Schichtwachstums und veränderte die Detektionseffizienz in Alpha-Messungen bis zu 15%. Nur homogene, ebene Schichten, die aus DMF auf glatten Substraten abgeschieden wurden, eignen sich optimal als Alpha-Quelle. Die gewonnenen Ergebnisse erlauben die optimierte Herstellung nuklearer Targets durch MP. Künftige Anwendungen beinhalten insbesondere die Herstellung von Targets für neutroneninduzierte Spaltexperimente und untergrundarmeAlpha-Messungen sehr kleiner Aktivitäten.

Stimulated interdiffusion and optical recording in Sb/As2S3 nanomultilayers

The role of the compositional modulation at nano-scale dimensions (similar to 2-10 nm) in the enhancement of optical recording parameters in nanomultilayers, which contain Sb as active, optical absorbing and diffusing layers and As2S3 as barrier (matrix) layers was investigated. Comparison was made with single homogeneous layers made of ternary (As2S3)(x)Sb1-x glasses and co-deposited from Sb and As2S3. It was shown that essential increase of the recording efficiency, sensitivity of the bleaching process, broadening of its spectral range occurs due to the stimulated interdiffusion of adjacent components in Sb/As2S3 nanomultilayers with optimized Sb layer thickness.

High frequency wave propagation in the earth: theory and observation

The wave-theoretical analysis of acoustic and elastic waves refracted by a spherical boundary across which both velocity and density increase abruptly and thence either increase or decrease continuously with depth is formulated in terms of the general problem of waves generated at a steady point source and scattered by a radially heterogeneous spherical body. A displacement potential representation is used for the elastic problem that results in high frequency decoupling of P-SV motion in a spherically symmetric, radially heterogeneous medium. Through the application of an earth-flattening transformation on the radial solution and the Watson transform on the sum over eigenfunctions, the solution to the spherical problem for high frequencies is expressed as a Weyl integral for the corresponding half-space problem in which the effect of boundary curvature maps into an effective positive velocity gradient. The results of both analytical and numerical evaluation of this integral can be summarized as follows for body waves in the crust and upper mantle:

1) In the special case of a critical velocity gradient (a gradient equal and opposite to the effective curvature gradient), the critically refracted wave reduces to the classical head wave for flat, homogeneous layers.

2) For gradients more negative than critical, the amplitude of the critically refracted wave decays more rapidly with distance than the classical head wave.

3) For positive, null, and gradients less negative than critical, the amplitude of the critically refracted wave decays less rapidly with distance than the classical head wave, and at sufficiently large distances, the refracted wave can be adequately described in terms of ray-theoretical diving waves. At intermediate distances from the critical point, the spectral amplitude of the refracted wave is scalloped due to multiple diving wave interference.

These theoretical results applied to published amplitude data for P-waves refracted by the major crustal and upper mantle horizons (the Pg, P*, and Pn travel-time branches) suggest that the 'granitic' upper crust, the 'basaltic' lower crust, and the mantle lid all have negative or near-critical velocity gradients in the tectonically active western United States. On the other hand, the corresponding horizons in the stable eastern United States appear to have null or slightly positive velocity gradients. The distribution of negative and positive velocity gradients correlates closely with high heat flow in tectonic regions and normal heat flow in stable regions. The velocity gradients inferred from the amplitude data are generally consistent with those inferred from ultrasonic measurements of the effects of temperature and pressure on crustal and mantle rocks and probable geothermal gradients. A notable exception is the strong positive velocity gradient in the mantle lid beneath the eastern United States (2 x 10^-3 sec^-1), which appears to require a compositional gradient to counter the effect of even a small geothermal gradient.

New seismic-refraction data were recorded along a 800 km profile extending due south from the Canadian border across the Columbia Plateau into eastern Oregon. The source for the seismic waves was a series of 20 high-energy chemical explosions detonated by the Canadian government in Greenbush Lake, British Columbia. The first arrivals recorded along this profile are on the Pn travel-time branch. In northern Washington and central Oregon their travel time is described by T = Δ/8.0 + 7.7 sec, but in the Columbia Plateau the Pn arrivals are as much as 0.9 sec early with respect to this line. An interpretation of these Pn arrivals together with later crustal arrivals suggest that the crust under the Columbia Plateau is thinner by about 10 km and has a higher average P-wave velocity than the 35-km-thick, 62-km/sec crust under the granitic-metamorphic terrain of northern Washington. A tentative interpretation of later arrivals recorded beyond 500 km from the shots suggests that a thin 8.4-km/sec horizon may be present in the upper mantle beneath the Columbia Plateau and that this horizon may form the lid to a pronounced low-velocity zone extending to a depth of about 140 km.

渐变折射率薄膜的分层评价探讨

首先阐述了将渐变折射率薄膜细分为多层均匀薄膜的分层介质理论，接着给出了一种获得最佳分层数目的分层评价方法，最后以线性变化渐变折射率薄膜为例说明了如何优化获得渐变折射率薄膜的分层数目．研究发现：渐变折射率薄膜的分层数目与薄膜的厚度和薄膜的折射率变化快慢有关，在一定的折射率变化范围内，渐变折射率薄膜的分层数目随着薄膜厚度的增加先减小后增大．

Análise eletromagnética de cabos OPGW utilizando métodos numérico e analítico

Este trabalho apresenta o estudo eletromagnético de cabos OPGW (Optical Ground Wire) os quais têm dupla função: de pára-raios para linhas de transmissão de alta tensão e de canal de comunicação através de fibras ópticas embutidas na estrutura do cabo. Descargas atmosféricas ou curtos-circuitos podem comprometer a integridade do cabo, devido ao aquecimento nas regiões onde há maior concentração de corrente. Para a análise deste problema foram feitos cálculos eletromagnéticos relacionando-os aos efeitos térmicos no cabo. Nesta análise foram consideradas três diferentes geometrias: o modelo de cabo real, o modelo de cabo com camadas homogêneas e o modelo de cabo com uma camada modificada; esta modificação está relacionada à forma geométrica dos fios da armação do cabo. As ferramentas utilizadas em tal estudo foram o software comercial FEMLAB Multiphysics, baseado no método dos elementos finitos, e um método analítico desenvolvido a partir das equações de Maxwell no domínio da freqüência, que foi implementado utilizando o software MATLAB. Os principais resultados deste trabalho são gráficos de distribuição de densidade de corrente na seção reta do cabo para diferentes freqüências, estudo do efeito pelicular e do efeito de proximidade entre os condutores do cabo.

Atenuação de múltiplas e compressão do pulso fonte em dados de sísmica de reflexão utilizando o filtro Kalman-Bucy

O objetivo central deste trabalho é o estudo e a aplicação do método Kalman-Bucy no processo de deconvolução ao impulso e de deconvolução com predição, onde é considerado que os dados observados são classificados como não-estacionários. Os dados utilizados neste trabalho são sintéticos e, com isto, esta Tese tem características de um exercício numérico e investigativo. O operador de deconvolução ao impulso é obtido a partir da teoria de CRUMP (1974) fazendo uso das soluções das equações Wiener-Hopf apresentadas por KALMAN-BUCY (1961) nas formas contínuas e discretas considerando o processo como não estacionário. O operador de predição (KBCP) está baseado nas teorias de CRUMP (1974) e MENDEL ET AL (1979). Sua estrutura assemelha-se ao filtro Wiener-Hopf onde os coeficientes do operador (WHLP) são obtidos através da autocorrelação, e no caso (KBCP) são obtidos a partir da função b_i(k). o problema é definido em duas etapas: a primeira consta da geração do sinal, e a segunda da sua avaliação. A deconvolução realizada aqui é classificada como estatística, e é um modelo fortemente baseado nas propriedades do sinal registrado e de sua representação. Os métodos foram aplicados apenas em dados sintéticos de seção fonte-comum obtida a partir dos modelos com interfaces contínuas e camadas homogêneas.

Determinação das velocidades intervalares usando a teoria paraxial do raio: aproximação de segunda ordem dos tempos de trânsito

Neste trabalho foi desenvolvido um método de solução ao problema inverso para modelos sísmicos compostos por camadas homogêneas e isotrópicas separadas por superfícies suaves, que determina as velocidades intervalares em profundidade e calcula a geometria das interfaces. O tempo de trânsito é expresso como uma função de parâmetros referidos a um sistema de coordenadas fixo no raio central, que é determinada numericamente na superfície superior do modelo. Essa função é posteriormente calculada na interface anterior que limita a camada não conhecida, através de um processo que determina a função característica em profundidade. A partir da função avaliada na interface anterior se calculam sua velocidade intervalar e a geometria da superfície posterior onde tem lugar a reflexão do raio. O procedimento se repete de uma forma recursiva nas camadas mais profundas obtendo assim a solução completa do modelo, não precisando em nenhum passo informação diferente à das camadas superiores. O método foi expresso num algoritmo e se desenvolveram programas de computador, os quais foram testados com dados sintéticos de modelos que representam feições estruturais comuns nas seções geológicas, fornecendo as velocidades em profundidade e permitindo a reconstrução das interfaces. Uma análise de sensibilidade sobre os programas mostrou que a determinação da função característica e a estimação das velocidades intervalares e geometria das interfaces são feitos por métodos considerados estáveis. O intervalo empírico de aplicabilidade das correções dinâmicas hiperbólicas foi tomado como uma estimativa da ordem de magnitude do intervalo válido para a aplicação do método.

Aplicação dos métodos elétrico e eletricomagnético para o estudo hidrogeológico no município de Altamira-Pará

Este trabalho trata da aplicação dos métodos geofísicos eletroresistivo e eletromagnético no município de Altamira, região central do Estado do Pará, com a finalidade de fazer o mapeamento da espessura das camadas aqüíferas, bem como a ocorrência de intrusões de diabásio na área do município, permitindo uma melhor locação de pontos para perfuração com fins de captação à água subterrânea. Na área estudada, verificam-se afloramentos de rochas cristalinas do embasamento coberto por sedimentos com idade variando desde o Paleozóico ao Quaternário, com esperança de se obter água nos sedimentos do Devoniano Inferior, mais precisamente na formação Maecuru. Foram executadas 34 sondagens elétricas verticais com arranjo Schlumberger com AB/2 variando de 100 a 500 metros. 108 sondagens eletromagnéticas transientes também foram executadas com arranjo "loop coincidente", com 50 metros de lado. Por problemas eletrônicos adicionados aos ruídos de fenômenos supraparamagnéticos, os resultados das sondagens eletromagnéticas apresentaram-se muito distorcidos, não tendo sido possível extrair deles informação geológica de relevância. Por isso, foram criados modelos eletromagnéticos sintéticos representando a situação geológica da área. Os dados obtidos no campo em forma de curvas de resistividade aparente, foram plotados em papel bilogarítmo e interpretados com a ajuda de algoritmos direto e inverso os quais considera modelos de camadas horizontalmente estratificadas, homogêneas e isotrópicas. Os resultados da interpretação permitiram estabelecer modelos geoelétricos aproximados refletindo a situação geológica na subsuperfície. Os resultados da interpretação das sondagens elétricas, foram confrontados com os resultados da interpretação qualitativa do mapa de isogamas do campo magnético total, permitindo delimitar com maior precisão a zona de incidência de soleiras de diabásio, situada a norte da área. Dos quatro horizontes geoelétricos distinguidos, o terceiro é essencialmente constituído por arenitos, apresentando, por isso, melhores condições para armazenamento de água subterrânea.

Desenvolvimento e caracterização do filtro óptico de interferência variável para detectores de alta resolução espectral e biossensores.

O presente trabalho está fundamentado no desenvolvimento de uma metodologia e/ou uma tecnologia de obtenção e caracterização de filtros ópticos de interferência de banda passante variável [C.M. da Silva, 2010] e de banda de corte variáveis, constituídos por refletores dielétricos multicamadas de filmes finos intercalados por cavidades de Fabry-Perot não planares com espessuras linearmente variáveis, que apresentam a propriedade do deslocamento linear da transmitância máxima espectral em função da posição, isto é, um Filtro de Interferência Variável (FIV). Este método apresenta novas e abrangentes possibilidades de confecção de filtros ópticos de interferência variável: lineares ou em outras formas desejadas, de comprimento de onda de corte variável (passa baixa ou alta) e filtros de densidade neutra variável, através da deposição de metais, além de aplicações em uma promissora e nova área de pesquisa na deposição de filmes finos não uniformes. A etapa inicial deste desenvolvimento foi o estudo da teoria dos filtros ópticos dielétricos de interferência para projetar e construir um filtro óptico banda passante convencional de um comprimento de onda central com camadas homogêneas. A etapa seguinte, com base na teoria óptica dos filmes finos já estabelecida, foi desenvolver a extensão destes conhecimentos para determinar que a variação da espessura em um perfil inclinado e linear da cavidade entre os refletores de Bragg é o principal parâmetro para produzir o deslocamento espacial da transmitância espectral, possibilitando o uso de técnicas especiais para se obter uma variação em faixas de bandas de grande amplitude, em um único filtro. Um trabalho de modelagem analítica e análise de tolerância de espessuras dos filmes depositados foram necessários para a seleção da estratégia do \"mascaramento\" seletivo do material evaporado formado na câmara e-Beam (elétron-Beam) com o objetivo da obtenção do filtro espectral linear variável de características desejadas. Para tanto, de acordo com os requisitos de projeto, foram necessárias adaptações em uma evaporadora por e-Beam para receber um obliterador mecânico especialmente projetado para compatibilizar os parâmetros das técnicas convencionais de deposição com o objetivo de se obter um perfil inclinado, perfil este previsto em processos de simulação para ajustar e calibrar a geometria do obliterador e se obter um filme depositado na espessura, conformação e disposição pretendidos. Ao final destas etapas de modelagem analítica, simulação e refinamento recorrente, foram determinados os parâmetros de projeto para obtenção de um determinado FIV (Filtro de Interferência Variável) especificado. Baseadas nos FIVs muitas aplicações são emergentes: dispositivos multi, hiper e ultra espectral para sensoriamento remoto e análise ambiental, sistemas Lab-on-Chip, biossensores, detectores chip-sized, espectrofotometria de fluorescência on-chip, detectores de deslocamento de comprimento de onda, sistemas de interrogação, sistemas de imageamento espectral, microespectrofotômetros e etc. No escopo deste trabalho se pretende abranger um estudo de uma referência básica do emprego do (FIV) filtro de interferência variável como detector de varredura de comprimento de ondas em sensores biológicos e químicos compatível com pós processamento CMOS. Um sistema básico que é constituído por um FIV montado sobre uma matriz de sensores ópticos conectada a um módulo eletrônico dedicado a medir a intensidade da radiação incidente e as bandas de absorção das moléculas presentes em uma câmara de detecção de um sistema próprio de canais de microfluidos, configurando-se em um sistema de aquisição e armazenamento de dados (DAS), é proposto para demonstrar as possibilidades do FIV e para servir de base para estudos exploratórios das suas diversas potencialidades que, entre tantas, algumas são mencionadas ao longo deste trabalho. O protótipo obtido é capaz de analisar fluidos químicos ou biológicos e pode ser confrontado com os resultados obtidos por equipamentos homologados de uso corrente.

Analytical solutions of linear finite- and small-strain one-dimensional consolidation

Analytical solutions are presented for linear finite-strain one-dimensional consolidation of initially unconsolidated soil layers with surcharge loading for both one- and two-way drainage. These solutions complement earlier solutions for initially unconsolidated soil layers without surcharge and initially normally consolidated soil layers with surcharge. Small-strain solutions for the consolidation of initially unconsolidated soil layers with surcharge loading are also presented, and the relationship between the earlier solutions for initially unconsolidated soil without surcharge and the corresponding small-strain solutions, which was not addressed in the earlier work, is clarified. The new solutions for initially unconsolidated soil with surcharge loading can be applied to the analysis of low stress consolidation tests and to the partial validation of numerical solutions of non-linear finite-strain consolidation. They also clarify a formerly perplexing aspect of finite-strain solution charts first noted in numerical solutions. Copyright (C) 2004 John Wiley Sons, Ltd.

Some characteristics of thin shear layers in homogeneous turbulent flow.

Tomographic particle image velocimetry measurements of homogeneous isotropic turbulence that have been made in a large mixing tank facility at Cambridge are analysed in order to characterize thin highly sheared regions that have been observed. The results indicate that such regions coincide with regions of high enstrophy, dissipation and stretching. Large velocity jumps are observed across the width of these regions. The thickness of the shear layers seems to scale with the Taylor microscale, as has been suggested previously. The results discussed here concentrate on examining individual realizations rather than statistics of these regions.

A class of exact Navier-Stokes solutions for homogeneous flat-plate boundary layers and their linear stability

We introduce a new boundary layer formalism on the basis of which a class of exact solutions to the Navier–Stokes equations is derived. These solutions describe laminar boundary layer flows past a flat plate under the assumption of one homogeneous direction, such as the classical swept Hiemenz boundary layer (SHBL), the asymptotic suction boundary layer (ASBL) and the oblique impingement boundary layer. The linear stability of these new solutions is investigated, uncovering new results for the SHBL and the ASBL. Previously, each of these flows had been described with its own formalism and coordinate system, such that the solutions could not be transformed into each other. Using a new compound formalism, we are able to show that the ASBL is the physical limit of the SHBL with wall suction when the chordwise velocity component vanishes while the homogeneous sweep velocity is maintained. A corresponding non-dimensionalization is proposed, which allows conversion of the new Reynolds number definition to the classical ones. Linear stability analysis for the new class of solutions reveals a compound neutral surface which contains the classical neutral curves of the SHBL and the ASBL. It is shown that the linearly most unstable Görtler–Hämmerlin modes of the SHBL smoothly transform into Tollmien–Schlichting modes as the chordwise velocity vanishes. These results are useful for transition prediction of the attachment-line instability, especially concerning the use of suction to stabilize boundary layers of swept-wing aircraft.

Growth and Characterization of GaAs Epitaxial Layers by MOCVD

technique, on both semi-insulating and semi-conducting CraAs substrates with (100) orientation, offset by 2° towards (110) direction. Systematic variation of As/Ga was performed to gain an understanding of growth process, type of formation and other related physical properties. The films were characterized by using the variety of techniques, such as SEM, EDAX, HRTEM, XRD, and PL. Optical and electrical properties of undoped CyaAs epilayers are presented with reference to the growth conditions and AsH3/TMGa ratio. Photoluminescence measurements of GaAs epilayers were recorded at 4.2K and shows the emission of free exciton and confirmed their high purity. The dominant residual impurities in GaAs are presented by using PL. Finally, electrochemical depth profiling exhibited almost homogeneous background carrier distribution and excellent abruptness between the thin GaAs epilayer and substrate.

State Dependent Attempt Rate modeling of single cell IEEE 802.11 WLANs with homogeneous nodes and Poisson packet arrivals

We study a State Dependent Attempt Rate (SDAR) approximation to model M queues (one queue per node) served by the Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance (CSMA/CA) protocol as standardized in the IEEE 802.11 Distributed Coordination Function (DCF). The approximation is that, when n of the M queues are non-empty, the (transmission) attempt probability of each of the n non-empty nodes is given by the long-term (transmission) attempt probability of n saturated nodes. With the arrival of packets into the M queues according to independent Poisson processes, the SDAR approximation reduces a single cell with non-saturated nodes to a Markovian coupled queueing system. We provide a sufficient condition under which the joint queue length Markov chain is positive recurrent. For the symmetric case of equal arrival rates and finite and equal buffers, we develop an iterative method which leads to accurate predictions for important performance measures such as collision probability, throughput and mean packet delay. We replace the MAC layer with the SDAR model of contention by modifying the NS-2 source code pertaining to the MAC layer, keeping all other layers unchanged. By this model-based simulation technique at the MAC layer, we achieve speed-ups (w.r.t. MAC layer operations) up to 5.4. Through extensive model-based simulations and numerical results, we show that the SDAR model is an accurate model for the DCF MAC protocol in single cells. (C) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.