Dissertations / Theses on the topic 'Partial differential equations, finite element method, Oseen equations'
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Höhne, Katharina. "Analysis and numerics of the singularly perturbed Oseen equations." Doctoral thesis, Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden, 2015. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-188322.
Full textWärnegård, Johan. "A Cut Finite Element Method for Partial Differential Equations on Evolving Surfaces." Thesis, KTH, Numerisk analys, NA, 2016. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-190802.
Full textDenna masteruppsats behandlar cut finite element methods (CutFEM) för att lösa partiella differentialekvationer (PDEs) på dynamiska gränsytor. Sådana ekvationer uppstår exempelvis i studiet av olösliga surfaktanter i flerfasflöde. I CutFEM innesluts gränsytan av ett större nät som ej behöver anpassas efter gränsytans geometri. Exempelvis kan ett tvådimensionellt nät användas för att lösa en PDE på en kurva som innesluts av nätet. Följaktligen kan ett fixt nät användas i tidberoende problem. CutFEM kräver en representation av gränsytan. I tidigare arbete har linjära segment använts för att representera gränsytan. På grund av den linjära representation av gränsytan har föreslagna metoder varit av högst andra ordningen. För att gå till högre ordningens metoder krävs en bättre representation av gränsytan. I denna uppsats implementeras CutFEM tillsammans med en explicit splinerepresentation av gränsytan för att lösa konvektions- och diffusionsekvationen för transport av surfaktanter längsmed en rörlig kurva. Metoden är av andra ordningens noggrannhet. Markörerna som används för att explicit representera ytan kan, på grund av hastighetsfältet, ömsom ansamlas ömsom spridas ut. Därvid kan approximationen av gränsytan försämras. En metod för att behålla markörerna jämt utspridda, framförd av Hou et al., undersöks numeriskt. Som implementerad i denna uppsats döms metoden ej vara användbar.
Prinja, Gaurav Kant. "Adaptive solvers for elliptic and parabolic partial differential equations." Thesis, University of Manchester, 2010. https://www.research.manchester.ac.uk/portal/en/theses/adaptive-solvers-for-elliptic-and-parabolic-partial-differential-equations(f0894eb2-9e06-41ff-82fd-a7bde36c816c).html.
Full textAndrš, David. "Adaptive hp-FEM for elliptic problems in 3D on irregular meshes." To access this resource online via ProQuest Dissertations and Theses @ UTEP, 2008. http://0-proquest.umi.com.lib.utep.edu/login?COPT=REJTPTU0YmImSU5UPTAmVkVSPTI=&clientId=2515.
Full textWells, B. V. "A moving mesh finite element method for the numerical solution of partial differential equations and systems." Thesis, University of Reading, 2005. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.414567.
Full textMassey, Thomas Christopher. "A Flexible Galerkin Finite Element Method with an A Posteriori Discontinuous Finite Element Error Estimation for Hyperbolic Problems." Diss., Virginia Tech, 2002. http://hdl.handle.net/10919/28245.
Full textPh. D.
Qiao, Zhonghua. "Numerical solution for nonlinear Poisson-Boltzmann equations and numerical simulations for spike dynamics." HKBU Institutional Repository, 2006. http://repository.hkbu.edu.hk/etd_ra/727.
Full textHaque, Md Z. "An adaptive finite element method for systems of second-order hyperbolic partial differential equations in one space dimension." Ann Arbor, Mich. : ProQuest, 2008. http://gateway.proquest.com/openurl?url_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info:ofi/fmt:kev:mtx:dissertation&res_dat=xri:pqdiss&rft_dat=xri:pqdiss:3316356.
Full textTitle from PDF title page (viewed Mar. 16, 2009). Source: Dissertation Abstracts International, Volume: 69-08, Section: B Adviser: Peter K. Moore. Includes bibliographical references.
Kay, David. "The p- and hp- finite element method applied to a class of non-linear elliptic partial differential equations." Thesis, University of Leicester, 1997. http://hdl.handle.net/2381/30510.
Full textSalvatierra, Marcos Marreiro. "Modelagem matematica e simulação computacional da presença de materiais impactantes toxicos em casos de dinamica populacional com competição inter e intra-especifica." [s.n.], 2005. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/307288.
Full textDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica
Made available in DSpace on 2018-08-05T12:58:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Salvatierra_MarcosMarreiro_M.pdf: 1600898 bytes, checksum: a8beabb556b24c734508735602125989 (MD5) Previous issue date: 2005
Resumo: A proposta deste trabalho é criar um modelo para descrever computacionalmente o convívio entre duas espécies competidoras com características de migração na presença de um material impactante tóxico. As equações a serem utilizadas deverão incluir os fenômenos de dispersão populacional, processos migratórios, dinâmicas populacionais densidade-dependentes e efeitos tóxicos de um material impactante evoluindo no meio, provocando um decaimento proporcional. Recorrendo a um instrumental consagrado, embora com desenvolvimento relativamente recente, será usado um sistema clássico do tipo Lotka-Volterra (conseqüentemente não-linear) combinado a Equações Diferenciais Parciais de Dispersão-Migração. O primeiro passo é a formulação variacional discretizada deste sistema visando o uso de Elementos Finitos combinados a um método de Crank-Nicolson. Em segundo lugar, virá a formulação de um algoritmo (conjuntamente com sua programação em ambiente MATLAB) que aproxima as soluções discretas relativas a cada população em cada ponto e ao longo do intervalo de tempo considerado nas simulações. Por fim, serão obtidas saídas gráficas úteis dos pontos de vista quantitativo e qualitativo para uso em conjunto com especialistas de áreas de ecologia e meio ambiente na avaliação e na calibração de modelos e programas, bem como no estudo de estratégias de preservação, impacto e recuperação de ambientes
Abstract: The purpose of this work is to create a model to computationally describe the coexistence of two competing species with migration features in the presence of a toxic impactant material. The equations must include the phenomena of populational dispersion, migratory processes, density-dependent populational dynamics and toxic effects of the evolutive presence of an impactant material developing in the environment, generating a proportional decrease in both populations. Resorting to well-established, although relatively recent, mathematical instruments a Lotka - Volterra type (and consequently nonlinear) system, including characteristics of a Migration-Dispersion PDE. The first step is the discrete variational formulation of this system aiming for the use of the Finite Element Method toghether with a Crank-Nicolson Method. Second, the formulation of an algorithm (together with a programme in MATLAB environment) that approximates the relative discrete solutions to each population in each point and along of the time interval considered in the simulations. Lastly, useful graphics will be obtained of the quantitative and qualitative viewpoints for use with specialists of the fields of ecology and environment and in the evaluation and calibration of models and programmes
Mestrado
Mestre em Matemática Aplicada
Stewart, Dawn L. "Numerical Methods for Accurate Computation of Design Sensitivities." Diss., Virginia Tech, 1998. http://hdl.handle.net/10919/30561.
Full textPh. D.
Arthurs, Christopher J. "Efficient simulation of cardiac electrical propagation using adaptive high-order finite elements." Thesis, University of Oxford, 2013. http://ora.ox.ac.uk/objects/uuid:ad31f06f-c4ed-4c48-b978-1ef3b12fe7a1.
Full textShepherd, David. "Numerical methods for dynamic micromagnetics." Thesis, University of Manchester, 2015. https://www.research.manchester.ac.uk/portal/en/theses/numerical-methods-for-dynamic-micromagnetics(e8c5549b-7cf7-44af-8191-5244a491d690).html.
Full textBringmann, Philipp. "Adaptive least-squares finite element method with optimal convergence rates." Doctoral thesis, Humboldt-Universität zu Berlin, 2021. http://dx.doi.org/10.18452/22350.
Full textThe least-squares finite element methods (LSFEMs) base on the minimisation of the least-squares functional consisting of the squared norms of the residuals of first-order systems of partial differential equations. This functional provides a reliable and efficient built-in a posteriori error estimator and allows for adaptive mesh-refinement. The established convergence analysis with rates for adaptive algorithms, as summarised in the axiomatic framework by Carstensen, Feischl, Page, and Praetorius (Comp. Math. Appl., 67(6), 2014), fails for two reasons. First, the least-squares estimator lacks prefactors in terms of the mesh-size, what seemingly prevents a reduction under mesh-refinement. Second, the first-order divergence LSFEMs measure the flux or stress errors in the H(div) norm and, thus, involve a data resolution error of the right-hand side f. These difficulties led to a twofold paradigm shift in the convergence analysis with rates for adaptive LSFEMs in Carstensen and Park (SIAM J. Numer. Anal., 53(1), 2015) for the lowest-order discretisation of the 2D Poisson model problem with homogeneous Dirichlet boundary conditions. Accordingly, some novel explicit residual-based a posteriori error estimator accomplishes the reduction property. Furthermore, a separate marking strategy in the adaptive algorithm ensures the sufficient data resolution. This thesis presents the generalisation of these techniques to three linear model problems, namely, the Poisson problem, the Stokes equations, and the linear elasticity problem. It verifies the axioms of adaptivity with separate marking by Carstensen and Rabus (SIAM J. Numer. Anal., 55(6), 2017) in three spatial dimensions. The analysis covers discretisations with arbitrary polynomial degree and inhomogeneous Dirichlet and Neumann boundary conditions. Numerical experiments confirm the theoretically proven optimal convergence rates of the h-adaptive algorithm.
Inforzato, Nelson Fernando. "Dispersão de poluentes num sistema ar-agua : modelagem matematica, aproximação numerica e simulação computacional." [s.n.], 2008. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/307287.
Full textTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica
Made available in DSpace on 2018-08-11T05:14:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Inforzato_NelsonFernando_D.pdf: 7919443 bytes, checksum: 261697ea10c53553cfa836c9f0f4113a (MD5) Previous issue date: 2008
Resumo: Este trabalho estuda um problema evolutivo de difusão-advecção num sistema ar-água tri-dimensional. Apresenta-se um modelo e o correspondente sistema de EDPs que reúne as equações clássicas de Difusão-advecçãojreação em 3D e a equação de Stokes, junto com condições de contorno descritivas da dinâmica do poluente também na interface entre ar e água. Verificam-se existência e unicidade de solução na formulação variacional. São apresentadas discretizações espacial (elementos finitos de segunda ordem com SUPG) e temporal (CrankNicolson). São obtidas estimativas de erro a priori para Galerkin contínuo e GalerkinjCrank-Nicolson. Apresenta-se um programa computacional para simulações de diferentes cenários com resultados numéricos e saída gráfica para visualização de caráter qualitativo. Evidencia-se, assim, o potencial deste trabalho como suporte robusto na avaliação de estratégias de descarte de poluentes
Abstract: This work considers a three-dimensional air-water system pollution discharge problem, modelling it with a system of partial differential equations which includes both the diffusionadvection evolutionary and Stoke's equations. Appropriate boundary conditions are considered, including for the air-water interface, and special attention is dedicated to existence and uniqueness results. ln terms of the numerical approximation, space discretization is undertaken with three-dimensional second-order finite elements, and, in time, a Crank-Nicolson scheme is adopted. A priori estimates are given for the continuous Galerkin and for the GalerkinjCrankNicolson approximations. A numerical algorithm is presented and the qualitative visual output is used to emphasize the potential for simulating and discussing pollution discharge strategies
Doutorado
Doutor em Matemática Aplicada
Wolmuth, Leidy Diane. "Modelagem e simulações do comportamento evolutivo de poluentes em corpos aquaticos de grande extensão : o caso da represa do rio Manso." [s.n.], 2009. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/307277.
Full textDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matemática, Estatística e Computação Científica
Made available in DSpace on 2018-08-14T16:35:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Wolmuth_LeidyDiane_M.pdf: 1357363 bytes, checksum: 1c7aa0f871b134a5d1313bab203cc5c0 (MD5) Previous issue date: 2009
Resumo: Este trabalho modela o comportamento evolutivo de poluentes em corpos aquáticos de grande extensão. O tratamento é bidimensional na variável espacial, que descreve a superfície de um lago ou represa, por exemplo, e a concentração de poluentes é considerada em cada ponto, e a cada instante. O modelo apóia-se no uso de uma Equação Diferencial Parcial de Difusão-advecção com certas características especiais nas condições de contorno expressas, de modo genérico, numa expressão dita de Robin. Dada a geometria (em geral obtida via mapas ou imagens aéreas), a solução da EDP resultante desta modelagem é usada não em sua formulação clássica, mas num ambiente variacional (ou fraco), e é aproximada por métodos de comprovada confiabilidade, o método de Elementos Finitos via Galerkin para o espaço e o método de Crank-Nicolson para o tempo (ambos métodos de segunda ordem de aproximação). Um algoritmo para simulações computacionais é apresentado num ambiente Matlab, bem como alguns resultados numéricos usados para a produção de saídas gráficas qualitativamente adequadas para se avaliarem cenários possíveis de impacto.
Abstract: This work presents a model for the evolutive description of the movements of pollutant spills in large water bodies. It uses a bidimensional spatial approach in modelling a lake or a reservoir, for example and considers pollutant concentration on each planar point and at each moment in time. For this, the Diffusive-advective Partial Differential Equation is adopted with special border conditions, expressed, generically in the Robin formulation. Due to the geometry of the studied domain (in general obtained from aerial imagery), the solution of the resulting PDE is not used in ists strong formulation but rather in the weak or variational one, and it is approximated with reliable methods: Galerkin Method through the Finite element option for space, as well as Crank-Nicolson for approximation in time (both of these methods are of second order). An algorithm for this numerical scheme is presented in a Matlab environment and numerical results are graphically presented in order to enable a qualitative evaluation of possible impact cenarios.
Mestrado
Biomatematica
Mestre em Matemática Aplicada
Neves, Odacir Almeida. "Simulação numerica de dispersão de poluentes pelo metodo de elementos finitos baseado em volumes de contole." [s.n.], 2007. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/263431.
Full textTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica
Made available in DSpace on 2018-08-11T03:48:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Neves_OdacirAlmeida_D.pdf: 6827359 bytes, checksum: 60bc2e2f77ef7b0b26652ede77d3dac3 (MD5) Previous issue date: 2007
Resumo: A dispersão de poluentes no meio ambiente é um problema de grande interesse, por afetar diretamente a qualidade do ar, principalmente, nas grandes cidades. Ferramentas experimentais e numéricas têm sido utilizadas para prever o comportamento da dispersão de espécies poluentes na atmosfera. Códigos computacionais escritos na linguagem de programação fortran 90 foram desenvolvidos para obter simulações bidimensionais das equações de Navier-Stokes e de transporte de calor ou massa em regiões com obstáculos, variando a posição da fonte poluidora e simulações tridimensionais de equações de transporte arbitrando um campo de velocidade. Utilizaram-se, no primeiro caso, elementos finitos lagrangeanos quadrilaterais de quatro e de nove pontos nodais e no segundo, elementos lagrangeanos hexaedrais de oito e de vinte e sete pontos nodais. Os resultados numéricos de algumas aplicações foram obtidos e, quando possível, comparados com resultados da literatura apresentando concordância sastisfatória
Abstract: The dispersion of pollutant species in the environment is a problem of interest due to the bad quality of the air that this can originate, mainly, in big cities. Numerical and experimental tools have been developed and used to predict the behavior of the dispersion of pollutants in the atmosphere. In this work, computational codes have been developed in Fortran 90 language to simulate the flow with heat and mass transfer by solving the Navier-Stokes equations and the transport equations in two-dimensional domains with obstacles inserted in the media representing for example an urban canyon. Simulations of the three-dimensional transport equations for a given profile of velocity have also been done. In the two-dimensional simulations, it was utilized finite element quadrilateral Lagrangians of four and nine nodes; and in the three-dimensional simulations, it was utilized hexaedral finite elements Lagrangians of eight and twenty-seven nodes. The numerical results of some applications have been obtained and, when possible, compared to results from the literature. Both presented satisfactory concordance
Doutorado
Termica e Fluidos
Doutor em Engenharia Mecânica
Gomes, Luciana Takata 1984. "Um estudo sobre o espalhamento da dengues usando equações diferenciais parciais e logica fuzzy." [s.n.], 2009. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/307555.
Full textDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica
Made available in DSpace on 2018-10-08T14:50:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gomes_LucianaTakata_M.pdf: 2589094 bytes, checksum: a8624d15e477320b8d14458f3fd6b9ce (MD5) Previous issue date: 2009
Resumo: A doença a ser analisada é a dengue e, com este intuito, são criados alguns modelos matemáticos para simular sua evolução no distrito sul da cidade de Campinas. Divide-se a população humana local em três compartimentos, de acordo com o estado dos indivíduos - suscetível, infectante ou recuperado. A interação destas diferentes populações de humanos com a de mosquitos Aedes aegypti determina o comportamento da doença no domínio especificado. As variáveis de estado do modelo são as populações de humanos e a população de mosquitos, cuja divisão em compartimentos depende do modelo adotado. Seus valores são determinísticos e representam a densidade das populações em cada ponto do domínio. O trabalho contempla informações de especialistas a respeito do comportamento da doença e das condições para a proliferação e espalhamento do mosquito vetor. Tais condições, consideradas de natureza incerta, acabam por determinar o risco de contração da doença e, consequentemente, parâmetros dos modelos. A modelagem resulta em sistemas de Equações Diferencias Parciais, com alguns de seus parâmetros incertos. Para a obtenção de soluções (valores das variáveis em questão ao longo do tempo e sobre o domínio espacial citado), utilizam-se ferramentas de solução numérica (métodos dos Elementos Finitos e de Crank-Nicolson). Parâmetros relacionados ao comportamento da população do mosquito são avaliados por meio de Sistemas Baseados em Regras Fuzzy, aos quais são fornecidos, como entradas, as informações dos especialistas a respeito das condições do ambiente.
Abstract: The aim of this work is to study dengue and, with this purpose, some mathematical models were created to simulate its evolution in the southern district of the city of Campinas. The human population was subdivided into three compartments, according to the state of the individuals { susceptible, infectious or recovered. The interaction between these different populations and the Aedes aegypti mosquito population establishes the behaviour of the disease in the specified domain. The state variables of the models are the human populations and the mosquito population, whose compartmental division depends on the adopted model. Its values are deterministic and represent population densities in each point of the domain. This work takes into account specialists' information concerning the behaviour of the disease and the conditions of the proliferation and spread of the mosquito vector. These conditions, whose nature is considered uncertain, determine the risk of contraction of the disease and, consequently, the model parameters. The modelling results in systems of partial differential equations with some of its parameters being uncertain. To obtain the solutions (variable values according to time and the cited domain), numerical solution tools are used (Finite Elements and Crank-Nicolson methods). Parameters related to the behaviour of mosquito populations are evaluated through the Fuzzy Rules Based Systems, to which are provided, as entries, the specialists' information with respect to the environmental conditions.
Mestrado
Mestre em Matemática Aplicada
Paillere, Henri J. "Multidimensional upwind residual distribution schemes for the Euler and Navier-Stokes equations on unstructured grids." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 1995. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/212553.
Full textUne approche multidimensionelle pour la résolution numérique des équations d'Euler et de Navier-Stokes sur maillages non-structurés est proposée. Dans une première partie, un exposé complet des schémas de distribution, dits de "fluctuation-splitting" ,est décrit, comprenant une étude comparative des schémas décentrés, positifs et de 2ème ordre, pour résoudre l'équation de convection à coefficients constants, ainsi qu'une étude théorique et numérique de la précision des schémas sur maillages réguliers et distordus. L'extension à des lois de conservation non-linéaires est aussi abordée, et une attention particulière est portée au problème de la linéarisation conservative. Dans une deuxième partie, diverses discrétisations des termes visqueux pour l'équation de convection-diffusion sont développées, avec pour but de déterminer l'approche qui offre le meilleur compromis entre précision et coût. L'extension de la méthode aux systèmes des lois de conservation, et en particulier à celui des équations d'Euler de la dynamique des gaz, représente le noyau principal de la thèse, et est abordée dans la troisième partie. Contrairement aux schémas de distribution classiques, qui reposent sur une extension formelle du cas scalaire, l'approche développée ici repose sur une décomposition du résidu par élément en équations scalaires, modélisant le transport de variables caracteristiques. La difficulté vient du fait que les équations d'Euler instationnaires ne se diagonalisent pas, et admettent une infinité de solutions élémentaires (ondes simples) se propageant dans toutes les directions d'espace. En régime stationnaire, en revanche, les équations se diagonalisent complètement dans le cas des écoulements supersoniques, et partiellement dans le cas des écoulements subsoniques. Ainsi, les équations sous forme conservative peuvent être remplacées par un système équivalent comprenant deux équations totalement découplées, exprimant l'invariance de l'entropie et de l'enthalpie totale le long des lignes de courant, et deux autres équations, modélisant les effets purement acoustiques. En régime supersonique, celles-ci se découplent aussi, et expriment la convection le long des lignes de Mach d'invariants de Riemann généralisés. La discrétisation de ces équations par des schémas scalaires décentrés permet de simuler des écoulements continus et discontinus avec une grande précision et sans oscillations. Finalement, dans une dernière partie, l'extension aux équations de Navier-Stokes est abordée, et la discrétisation des termes visqueux par une approche éléments finis est proposée. Les résultats numériques confirment la précision et la robustesse de la méthode.
Doctorat en sciences appliquées
info:eu-repo/semantics/nonPublished
Miyaoka, Tiago Yuzo 1990. "Impacto ambiental e populações que interagem : uma modelagem inovadora, aproximação e simulações computacionais." [s.n.], 2015. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/307267.
Full textDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matemática Estatística e Computação Científica
Made available in DSpace on 2018-08-26T22:13:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Miyaoka_TiagoYuzo_M.pdf: 9483350 bytes, checksum: 13a6ce526d2a0eca797c7b2c56f65600 (MD5) Previous issue date: 2015
Resumo: Este trabalho trata da modelagem matemática e da simulação computacional de um problema de dinâmica populacional, mais precisamente a interação de um poluente tóxico a duas espécies que competem entre si por espaço e alimento. A modelagem é feita a partir de dispersão e advecção populacional juntamente com o modelo clássico de Lotka-Volterra e reprodução do tipo de Verhulst, mas com um termo inovador para a interação entre poluente e população. Este termo inovador visa a melhoria do modelo a médio e longo prazos, pois tem comportamento assintótico em relação ao tempo. Temos assim um sistema de equações diferenciais parciais não-linear, cuja solução analítica é impossível de ser obtida. Recorremos então a métodos numéricos e simulações computacionais para obter soluções aproximadas. Para isso, utilizamos os métodos de Elementos Finitos (com elementos triangulares de primeira ordem) nas variáveis espaciais e de Diferenças Finitas (mais especificamente, o método de Crank-Nicolson) na temporal, além do método preditor-corretor de Douglas e Dupont para tratar não linearidades, detalhando o procedimento de se obter um software capaz de gerar cenários qualitativamente realistas (os parâmetros utilizados foram estimados). Com o software obtido apresentamos gráficos das soluções aproximadas em cenários hipotéticos distintos, de forma a poder analisar possíveis impactos ambientais causados pela poluição despejada no meio ambiente
Abstract: This work treats the mathematical modeling and computational simulation of a populational dynamics problem, more precisely the interaction of a toxic pollutant in two species which compete with each other for space and food. The modeling is done from populational dispersion and advection together with the classical model of Lotka-Volterra and Verhulst type reproduction, but with a innovative term for the interaction of pollutant and population. This innovative term aims the improvement of the model in the medium and long time, because it has asymptotic behaviour in relation to time. Therefore we have a system of non linear partial differential equations, whose analytical solution is impossible to be obtained. We then appeal to numerical methods and computational simulations to obtain approximated solutions. For this, we use the Finite Elements method (with first order triangular elements) in spatial variables and Finite Differences method (more specifically the Crank-Nicolson method), in addition to the Douglas and Dupont predictor-corrector method to treat non linearities, detailing the process of obtaining a software capable of generating qualitatively realistic scenarios (the parameters used were estimated). With the obtained software we present plots of approximate solutions in different hypothetical scenarios, in order to analyze possible enviromental impacts caused by pollution released into the environment
Mestrado
Matematica Aplicada
Mestre em Matemática Aplicada
Romão, Estaner Claro 1979. "Estudo numérico da aplicação do método dos elementos finitos de Galerkin e dos mínimos quadrados na solução da equação da convecção-difusão-reação tridimensional." [s.n.], 2011. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/263390.
Full textTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica
Made available in DSpace on 2018-08-17T11:43:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Romao_EstanerClaro_D.pdf: 1521072 bytes, checksum: 77c6ac2ca14bf77a766f7f88487a59c5 (MD5) Previous issue date: 2011
Resumo: Este trabalho trata da aplicação do Método dos Elementos Finitos nas variantes Galerkin e Mínimos Quadrados com equações auxiliares para a solução numérica da equação diferencial parcial que modela a convecção-difusão-reação definida sobre um domínio tridimensional em regime permanente. Na discretização espacial foram utilizados elementos hexaedrais com oito (elemento linear) e vinte e sete (elemento quadrático) nós, no qual foram adotadas funções de interpolação de Lagrange nas coordenadas locais. Transformando toda a formulação do problema das coordenadas globais para as coordenadas locais, o Método da Quadratura de Gauss-Legendre foi utilizado para integração numérica dos coeficientes das matrizes dos elementos. Adicionalmente, à formulação pelos dois métodos, um código computacional foi implementado para simular o fenômeno proposto. Dispondo de soluções analíticas, várias análises de erro numérico foram realizadas a partir das normas L2 (erro médio no domínio) e L? (maior erro cometido no domínio), validando assim os resultados numéricos. Um caso real é proposto e analisado
Abstract: This paper the application of the Finite Element Method in variants Galerkin and Least Squares with auxiliary equations for the numerical solution of partial differential equation that models the convection-diffusion-reaction defined over a three-dimensional domain in steady state. In the spatial discretization were used hexahedrons elements with eight (linear element) and twenty-seven (quadratic element) nodes, which were adopted Lagrange interpolation functions in local coordinates. Transforming the problem of global coordinates to local coordinates, the method of Gauss-Legendre quadrature was used for numerical integration of the coefficients of the matrices of the elements. Additionally, the formulation by the two methods, a computer code was implemented to simulate the phenomenon proposed. Offering analytical solutions, several numerical error analysis were performed from L2 norms (average error in the domain) and L? (higher error in the domain), thus validating the numerical results. A real case is proposed and analyzed
Doutorado
Termica e Fluidos
Doutor em Engenharia Mecânica
Wang, Hao. "Incremental sheet forming process : control and modelling." Thesis, University of Oxford, 2014. http://ora.ox.ac.uk/objects/uuid:a80370f5-2287-4c6b-b7a4-44f06211564f.
Full textKarlsson, Christian. "A comparison of two multilevel Schur preconditioners for adaptive FEM." Thesis, Uppsala universitet, Avdelningen för beräkningsvetenskap, 2014. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:uu:diva-219939.
Full textBernabeu, Llinares Miguel Oscar. "An open source HPC-enabled model of cardiac defibrillation of the human heart." Thesis, University of Oxford, 2011. http://ora.ox.ac.uk/objects/uuid:9ca44896-8873-4c91-9358-96744e28d187.
Full textBarkman, Patrik. "Grey-box modelling of distributed parameter systems." Thesis, KTH, Beräkningsvetenskap och beräkningsteknik (CST), 2018. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-240677.
Full textHybridmodeller konstrueras genom att kombinera modellkomponenter som härleds från grundläggande principer med modelkomponenter som bestäms empiriskt från data. I den här uppsatsen presenteras en metod för att beskriva distribuerade parametersystem genom hybridmodellering. Metoden kombinerar partiella differentialekvationer med ett neuronnätverk för att inkorporera tidigare känd kunskap om systemet samt identifiera okänd dynamik från data. Neuronnätverket tränas genom en gradientbaserad optimeringsmetod som använder sig av bakåt-läget av automatisk differentiering. För att demonstrera metoden används den för att modellera kemiska reaktioner i en fluid. Metoden appliceras slutligen på ett en-dimensionellt och ett två-dimensionellt exempel av reaktions-systemet. Resultaten indikerar att hybridmodellen lyckades återskapa beteendet hos systemet med god precision samt identifiera den underliggande reaktionen.
Comte, Eloïse. "Pollution agricole des ressources en eau : approches couplées hydrogéologique et économique." Thesis, La Rochelle, 2017. http://www.theses.fr/2017LAROS029/document.
Full textThis work is devoted to water ressources pollution control. We especially focus on the impact of agricultural fertilizer on water quality, by combining economical and hydrogeological modeling. We define, on one hand, the spatio-temporal objective, taking into account the trade off between fertilizer use and the cleaning costs. On an other hand, we describe the pollutant transport in the underground (3D in space) by a nonlinear system coupling a parabolic partial differential equation (reaction-advection-dispersion) with an elliptic one in a bounded domain. We prove the global existence of the solution of the optimal control problem. The uniqueness is proved by asymptotic analysis for the effective problem taking into account the low concentration fertilizer. We define the optimal necessary conditions and the adjoint problem associated to the model. Some analytical results are provided and illustrated. We extend these results within the framework of game theory, where several players are involved, and we prove the existence of a Nash equilibrium. Finally, this work is illustrated by numerical results (2D in space), produced by coupling a Mixed Finite Element scheme with a nonlinear conjugate gradient algorithm
Benoit, David. "Divers problèmes théoriques et numériques liés à la simulation de fluides non newtoniens." Thesis, Paris Est, 2014. http://www.theses.fr/2014PEST1004/document.
Full textThis thesis is devoted to the modelling, the mathematical analysis and the simulation of non-Newtonian fluids. Some fluids in an intermediate liquid-solid phase are particularly considered: aging fluids. Modelling scales are macroscopic and mesoscopic. In Chapter 1, we introduce the models and give the main results obtained. In Chapter 2, we present numerical simulations of a macroscopic two-dimensional model. The finite element method used for discretization is described. For the flow past a cylinder test-case, phenomena at play in aging fluids are observed. The Chapter 3 contains a mathematical analysis of the one-dimensional version of the system of partial differential equations used for the simulations. We show well-posedness and investigate the longtime behaviour of the solution. In the last chapter, macroscopic equations are derived from a mesoscopic equation. The mathematical analysis of this mesoscopic equation is also carried out
Pereira, Weslley da Silva. "Validação numérica de estimativas analíticas aplicadas à combustão em meios porosos." Universidade Federal de Juiz de Fora, 2015. https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/402.
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CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
É crescente o interesse na utilização de métodos térmicos para recuperação de óleo de média e alta viscosidade. Um desses métodos é a combustão in situ, que consiste na liberação de calor no interior do reservatório através da combustão do ar injetado. As componentes mais pesadas do óleo atuam como combustível para as reações exotérmicas e o calor gerado reduz a viscosidade do óleo, estimulando o fluxo em direção aos poços de produção. Os modelos matemáticos para este método de recuperação em geral são complexos. Portanto, a obtenção de soluções analíticas para tais modelos é inviável, sendo necessária a utilização de simulações computacionais. Diversos trabalhos apresentam estudos analíticos e numéricos de modelos unidimensionais para a combustão em meios porosos. Em trabalhos anteriores, estimativas analíticas para modelos unidimensionais foram obtidas. Neste trabalho, tais estimativas são ligeiramente generalizadas através da inclusão da pressão prevalecente. É proposto um modelo bidimensional para o processo de combustão in situ em meios porosos heterogêneos que considera pressão variável. Soluções numéricas são obtidas utilizando o método de elementos finitos para a discretização espacial, o esquema de diferenças finitas de Crank-Nicolson para discretização no tempo e o método de Newton para resolução das equações não lineares resultantes. Estimativas analíticas para a temperatura e velocidade da onda de combustão são obtidas através de um modelo unidimensional simplificado. Tais estimativas são validadas com sucesso para o modelo geral através das simulações. Uma outra simplificação unidimensional do modelo geral é simulada numericamente através de duas abordagens: a primeira é similar à utilizada para a solução do modelo geral; e a segunda é escrita como um problema de complementaridade. Os problemas de complementaridade não-linear são resolvidos pelo algoritmo FDA-NCP. As duas abordagens numéricas utilizadas são comparadas com uma estimativa analítica para a onda térmica e mostram bons resultados.
There is a growing interest in using thermal methods for the recovery of medium and high viscosity oil. One of these methods is the in-situ combustion, which consists in release heat within the reservoir through combustion of the injected air. The heavier oil components are used as fuel for exothermic reactions and the generated heat reduces the oil viscosity, stimulating the flow towards the production well. In general, the mathematical models for this recovery method are complex. Therefore, the analytical solutions for such models are impossible, requiring numerical simulations. Several works present analytical and numerical studies of one-dimensional models for combustion in porous media. In previous works analytical estimates for one dimensional models were obtained. Here these estimates are slightly generalized by including the prevailing pressure. We propose a two-dimensional model for the in-situ combustion process in heterogeneous porous media, considering variable pressure. Numerical results are obtained using the finite element method for spatial discretization, Crank-Nicolson finite difference scheme for time discretization and Newton’s method for the arising nonlinear equations. Analytical estimates for combustion wave speed and combustion wave temperature are obtained using one-dimensional simplified model. These estimates are successfully validated in the general model through the simulation results. Another one-dimensional simplification of the general model is numerically simulated by two approaches: the first is similar to the one previously described; and the second one is written as a complementarity problem. The arising nonlinear complementarity problems are solved by the FDA-NCP algorithm. Both numerical approaches are compared to the analytical estimate for the thermal wave, showing good agreement.
Vieira, Jardel 1991. "Um estudo computacional de equações pseudo-parabólicas para mecânica dos fluidos e fenômenos de transporte em meios porosos." [s.n.], 2015. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/307021.
Full textDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matemática Estatística e Computação Científica
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Resumo: O foco desta dissertação de mestrado consiste em um estudo computacional de equações pseudo-parabólicas em mecânica dos fluidos e fenômenos de transporte de fluidos em meios porosos. Serão considerados problemas de valor de contorno e inicial associados a duas classes de modelos de equações de evolução pseudo-parabólicas: um modelo de advecção-difusão com termo pseudo-parabólico que exibe um certo caráter dispersivo e um outro modelo pseudo-parabólico "puro", i.e., sem a presença do termo de advecção. O primeiro modelo se relaciona com a modelagem física do fluxo de duas fases incompressíveis em dinâmica de fluidos em meios porosos, onde são considerados modelos de pressão capilar dinâmica, ou seja, em que os efeitos dinâmicos são também incluídos na diferença de pressão entre as fases fluidas. Uma discussão sobre a relevância física em aplicações e da importância matemática do sistema governante de equações para pressão capilar dinâmica em fenômenos de transporte de fluidos em meios porosos é também feita de modo a indicar algum suporte à escolha dos métodos estudados para aproximação numérica dos modelos consideradores. Além disso, um conjunto de experimentos numéricos é apresentado e discutido para avaliar a qualidade das soluções obtidas do estudo proposto, bem como para justificar variações dos métodos numéricos estudados. Especificamente, para o modelo pseudo-parabólico puro, os resultados são comparados com soluções analíticas para o caso linear. Para o modelo pseudo-parabólico com o termo de advecção, é avaliado se os resultados dos métodos numéricos empregados concordam qualitativamente com resultados da literatura
Abstract: The focus of this work consists of a computational study of pseudo-parabolic equations in fluid mechanics and transport phenomena in porous media. For concreteness, we consider initial-boundary value problems related to two classes of systems of evolution pseudo-parabolic equations: a advection-diffusion model, which in turn the pseudo-parabolic term exhibits a certain dispersive character, and a second of "purely" pseudo-parabolic nature, i.e., without the presence of advection term. The first model relates to the modeling of incompressible two-phase flow in porous media, which in turn takes into account the nonlinear dynamic capillary pressure effects, where the dynamic effects are also included into the pressure difference between the fluid phases. Further, a discussion of the physical and mathematical relevance of the governing system of equations for dynamic capillary pressure in porous media fluid transport phenomena is also made in order to drive the choice of the numerical approximations for the differential models under investigation. Moreover, a set of numerical experiments are presented and discussed to address the quality of the obtained solutions proposed study, as well as to justify variations of the numerical methods studied. Specifically, to the purely pseudo-parabolic model, the results are compared along with analytical solutions with respect to a linear case. On the other hand, to the nonlinear pseudo-parabolic model with advection term, it is performed numerical experiments in order to account the correct qualitative behavior of the computed solutions against the available results discussed in the recent literature
Mestrado
Matematica Aplicada
Mestre em Matemática Aplicada
Li, Xiaodong. "Observation et commande de quelques systèmes à paramètres distribués." Phd thesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00456850.
Full textKlimanis, Nils. "Generic Programming and Algebraic Multigrid for Stabilized Finite Element Methods." Doctoral thesis, 2006. http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-B38C-5.
Full textGillette, Andrew Kruse. "Stability of dual discretization methods for partial differential equations." Thesis, 2011. http://hdl.handle.net/2152/ETD-UT-2011-05-3467.
Full texttext
Dilip, Jagtap Ameya. "Kinetic Streamlined-Upwind Petrov Galerkin Methods for Hyperbolic Partial Differential Equations." Thesis, 2016. http://etd.iisc.ernet.in/handle/2005/2658.
Full textMichoski, Craig E. "Evolution equations in physical chemistry." Thesis, 2009. http://hdl.handle.net/2152/ETD-UT-2009-05-54.
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(9733025), Li Xue. "Rapid Modeling and Simulation Methods for Large-Scale and Circuit-Intuitive Electromagnetic Analysis of Integrated Circuits and Systems." Thesis, 2020.
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