An analysis of arithmetic averaging in approximate Riemann solvers with an application to steady, supercritical flows

An analysis of various arithmetic averaging procedures for approximate Riemann solvers is made with a specific emphasis on efficiency and a jump capturing property. The various alternatives discussed are intended for future work, as well as the more immediate problem of steady, supercritical free-surface flows. Numerical results are shown for two test problems.

Riemann solvers with primitive parameter vectors for two-dimensional compressible flows of a real gas

An analysis of averaging procedures is presented for an approximate Riemann solver for the equations governing the compressible flow of a real gas. This study extends earlier work for the Euler equations with ideal gases.

Desarrollo de Algoritmos Numéricos para el Estudio de la Propagación no Lineal de Ondas en Aplicaciones Aeroespaciales y Astrofísicas. Develop to Numerical Algorithms to Study non-Linear Waves Propagation in Aerospace and Astrophysics Applications.

En este proyecto se desarrollarán algoritmos numéricos para sistemas no lineales hiperbólicos-parabólicos de ecuaciones diferenciales en derivadas parciales. Dichos sistemas tienen aplicación en propagación de ondas en ámbitos aeroespaciales y astrofísicos.Objetivos generales: 1)Desarrollo y mejora de algoritmos numéricos con la finalidad de incrementar la calidad en la simulación de propagación e interacción de ondas gasdinámicas y magnetogasdinámicas no lineales. 2)Desarrollo de códigos computacionales con la finalidad de simular flujos gasdinámicos de elevada entalpía incluyendo cambios químicos, efectos dispersivos y difusivos.3)Desarrollo de códigos computacionales con la finalidad de simular flujos magnetogasdinámicos ideales y reales.4)Aplicación de los nuevos algoritmos y códigos computacionales a la solución del flujo aerotermodinámico alrededor de cuerpos que ingresan en la atmósfera terrestre. 5)Aplicación de los nuevos algoritmos y códigos computacionales a la simulación del comportamiento dinámico no lineal de arcos magnéticos en la corona solar. 6)Desarrollo de nuevos modelos para describir el comportamiento no lineal de arcos magnéticos en la corona solar.Este proyecto presenta como objetivo principal la introducción de mejoras en algoritmos numéricos para simular la propagación e interacción de ondas no lineales en dos medios gaseosos: aquellos que no poseen carga eléctrica libre (flujos gasdinámicos) y aquellos que tienen carga eléctrica libre (flujos magnetogasdinámicos). Al mismo tiempo se desarrollarán códigos computacionales que implementen las mejoras de las técnicas numéricas.Los algoritmos numéricos se aplicarán con la finalidad de incrementar el conocimiento en tópicos de interés en la ingeniería aeroespacial como es el cálculo del flujo de calor y fuerzas aerotermodinámicas que soportan objetos que ingresan a la atmósfera terrestre y en temas de astrofísica como la propagación e interacción de ondas, tanto para la transferencia de energía como para la generación de inestabilidades en arcos magnéticos de la corona solar. Estos dos temas poseen en común las técnicas y algoritmos numéricos con los que serán tratados. Las ecuaciones gasdinámicas y magnetogasdinámicas ideales conforman sistemas hiperbólicos de ecuaciones diferenciales y pueden ser solucionados utilizando "Riemann solvers" junto con el método de volúmenes finitos (Toro 1999; Udrea 1999; LeVeque 1992 y 2005). La inclusión de efectos difusivos genera que los sistemas de ecuaciones resulten hiperbólicos-parabólicos. La contribución parabólica puede ser considerada como términos fuentes y tratada adicionalmente tanto en forma explícita como implícita (Udrea 1999; LeVeque 2005).Para analizar el flujo alrededor de cuerpos que ingresan en la atmósfera se utilizarán las ecuaciones de Navier-Stokes químicamente activas, mientras la temperatura no supere los 6000K. Para mayores temperaturas es necesario considerar efectos de ionización (Anderson, 1989). Tanto los efectos difusivos como los cambios químicos serán considerados como términos fuentes en las ecuaciones de Euler. Para tratar la propagación de ondas, transferencia de energía e inestabilidades en arcos magnéticos de la corona solar se utilizarán las ecuaciones de la magnetogasdinámica ideal y real. En este caso será también conveniente implementar términos fuente para el tratamiento de fenómenos de transporte como el flujo de calor y el de radiación. Los códigos utilizarán la técnica de volúmenes finitos, junto con esquemas "Total Variation Disminishing - TVD" sobre mallas estructuradas y no estructuradas.

Stochastic Modeling of Reversible Biochemical Reaction-Diffusion Systems and High-Resolution Shock-Capturing Methods for Fluid Interfaces

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-08

Effective cell-centred time-domain Maxwell's equations numerical solvers

This research work analyses techniques for implementing a cell-centred finite-volume time-domain (ccFV-TD) computational methodology for the purpose of studying microwave heating. Various state-of-the-art spatial and temporal discretisation methods employed to solve Maxwell's equations on multidimensional structured grid networks are investigated, and the dispersive and dissipative errors inherent in those techniques examined. Both staggered and unstaggered grid approaches are considered. Upwind schemes using a Riemann solver and intensity vector splitting are studied and evaluated. Staggered and unstaggered Leapfrog and Runge-Kutta time integration methods are analysed in terms of phase and amplitude error to identify which method is the most accurate and efficient for simulating microwave heating processes. The implementation and migration of typical electromagnetic boundary conditions. from staggered in space to cell-centred approaches also is deliberated. In particular, an existing perfectly matched layer absorbing boundary methodology is adapted to formulate a new cell-centred boundary implementation for the ccFV-TD solvers. Finally for microwave heating purposes, a comparison of analytical and numerical results for standard case studies in rectangular waveguides allows the accuracy of the developed methods to be assessed. © 2004 Elsevier Inc. All rights reserved.

A filter algorithm: comparison with NLP solvers

The purpose of this work is to present an algorithm to solve nonlinear constrained optimization problems, using the filter method with the inexact restoration (IR) approach. In the IR approach two independent phases are performed in each iteration—the feasibility and the optimality phases. The first one directs the iterative process into the feasible region, i.e. finds one point with less constraints violation. The optimality phase starts from this point and its goal is to optimize the objective function into the satisfied constraints space. To evaluate the solution approximations in each iteration a scheme based on the filter method is used in both phases of the algorithm. This method replaces the merit functions that are based on penalty schemes, avoiding the related difficulties such as the penalty parameter estimation and the non-differentiability of some of them. The filter method is implemented in the context of the line search globalization technique. A set of more than two hundred AMPL test problems is solved. The algorithm developed is compared with LOQO and NPSOL software packages.

Schottky principal G-bundles over compact Riemann surfaces

Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT)- PhD grant SFRH/BD/37151/2007; projects PTDC/MAT/099275/2008; PTDC/MAT/119689/2010; PTDC/MAT/120411/2010; PTDC/MAT-GEO/0675/2012

Exact Riemann solutions to two selected resonant hyperbolic systems

Magdeburg, Univ., Fak. für Mathematik, Diss., 2013

What is the Jacobian of a Riemann surface with boundary?

We define the Jacobian of a Riemann surface with analytically parametrized boundary components. These Jacobians belong to a moduli space of "open abelian varieties" which satisfies gluing axioms similar to those of Riemann surfaces, and therefore allows a notion of "conformal field theory" to be defined on this space. We further prove that chiral conformal field theories corresponding to even lattices factor through this moduli space of open abelian varieties.

Singular Bott-Chern classes and the arithmetic Grothendieck-Riemann-Roch theorem for closed immersions

We study the singular Bott-Chern classes introduced by Bismut, Gillet and Soulé. Singular Bott-Chern classes are the main ingredient to define direct images for closed immersions in arithmetic K-theory. In this paper we give an axiomatic definition of a theory of singular Bott-Chern classes, study their properties, and classify all possible theories of this kind. We identify the theory defined by Bismut, Gillet and Soulé as the only one that satisfies the additional condition of being homogeneous. We include a proof of the arithmetic Grothendieck-Riemann-Roch theorem for closed immersions that generalizes a result of Bismut, Gillet and Soulé and was already proved by Zha. This result can be combined with the arithmetic Grothendieck-Riemann-Roch theorem for submersions to extend this theorem to arbitrary projective morphisms. As a byproduct of this study we obtain two results of independent interest. First, we prove a Poincaré lemma for the complex of currents with fixed wave front set, and second we prove that certain direct images of Bott-Chern classes are closed.

Integración de Google Maps y TSP Solvers para la definición y resolución del TSP

Este trabajo final de carrera presenta la arquitectura e implementación de un entorno web para la descripción y visualización de instancias reales del TSP (Travelling Salesman Problem), a través de Google Maps, y su posterior resoluación mediante tècnicas de optimización combinatoria.

Interpolating and sampling sequences in finite Riemann surfaces

We provide a description of the interpolating and sampling sequences on a space of holomorphic functions on a finite Riemann surface, where a uniform growth restriction is imposed on the holomorphic functions.

La funció Z de Riemann

El novembre de 1859 Riemann envià un manuscrit de sis fulls a l’Acadèmia de Berlín titulat Sobre el nombre de primers menors que una quantitat donada, el qual seria l’única publicació dedicada a la teoria de nombres de tota la seva producció científica. Aquest treball, sens dubte una de les peces mestres de les matemàtiques de tots els temps, és pioner en l’aplicació de tècniques analítiques per a l’estudi de problemes aritmètics. En ell Riemann introdueix la funció Z i en dóna diverses propietats, de les quals en treu conseqüències sobre l’acumulació dels nombres primers. També hi enuncia la famosa conjectura sobre els seus zeros que ha passat a la història amb el nom d’hipòtesi de Riemann, i que, havent resistit els esforços de molts dels millors matemàtics del segle xx, és considerada avui dia el problema obert més important de les matemàtiques. L’objectiu d’aquestes notes és explicar el contingut del treball de Riemann i el paper fonamental que ha jugat en l’estudi de la distribució dels nombres primers.