Texto completo
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| Autor(es): |
Abel Alvarez Bustos
Número total de Autores: 1
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| Tipo de documento: | Tese de Doutorado |
| Imprenta: | Campinas, SP. |
| Instituição: | Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Matemática, Estatística e Computação Científica |
| Data de defesa: | 2015-07-23 |
| Membros da banca: |
Eduardo Cardoso de Abreu;
Frederico da Cunha Furtado;
Grigori Chapiro;
Aparecido Jesuino de Souza;
Maria Cristina de Castro Cunha
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| Orientador: | Eduardo Cardoso de Abreu |
| Resumo | |
Nesta tese, estamos preocupados com o comportamento limite de sistemas hiperbólicos de leis de conservação com termos de relaxamento {\it stiff} para os sistemas locais de leis de conservação, com particular interesse na questão da estabilidade e limites singulares dessas soluções no tempo zero de relaxão. O relaxamento é importante em muitas situações físicas, tais como, em teoria cinética, dinâmica de gases fora do equilíbrio termodinâmico local, em elasticidade com memória (histerese), transição de fase em fluxo multifásico e problemas lineares e não lineares de progação de ondas. Embora a teoria matemática para modelos não lineares de leis equilíbrio com relaxamento tem apresentado algum significativo progresso na boa colocação no contexto de modelos em termodinâmica e teoria cinética, uma compreensão completa sobre o comportamento assintótico para sistemas maiores que $2\times2$, sobre os quais soluções evoluem a partir de um determinado dado inicial com regularidade, permanece indefinida, notadamente para soluções fracas de sistemas hiperbólicos. Assim, devido à complexidade inerente a esta classe de modelos, existem poucas soluções para tais leis de equilíbrio de relaxamento por meio de métodos analíticos. Então, uma análise abstrata, bem como a computação numérica prática por meio de algoritmos de aproximação, constituem ferramentas importantes para estudar tal classe de modelos, bem como para obter novas perspectivas para ampliar o conhecimento geral de sistemas de leis de balanço, ou de leis de equilíbrio. Portanto, foi também desenvolvido um novo método de volumes finitos de tipo {\it unsplitting}, localmente conservativo, via construção formal. Este método foi capaz de computar para sistemas de Euler tanto novas soluções não monótonas como também de reproduzir soluções qualitativamente corretas em regime de fricção alta e gravidade, recentemente publicados na literatura. De fato, os novos algoritmos de apro\-xima\-ção {\it unsplitting} também foram usados para ajudar a compreender um problema de injeção de nitrogênio e de vapor em meios poroso. Outro ponto de vista fundamental perseguido nesta tese é a comparação entre duas metodologias para abordar a questão da resolução de leis equilíbrio com termos fonte de relaxamento: uma metodologia baseia-se do pressuposto que o fenômeno físico está sob equilíbrio termodinâmico (equilíbrio instantâneo), que é modelado por sistemas de leis de conservação hiperbólicas, e a outra metodologia é baseada no relaxamento de tal equilíbrio, que por sua vez dá origem à utilização dos sistemas de leis de equilíbrio na modelagem do processo de relaxamento, como por exemplo, em modelos de transição de fase. Neste momento, uma série de perguntas naturais surgem: quão diferentes são essas soluções de ambas as soluções obtidas por meio destas duas abordagens? A este respeito, uma pergunta mais rigorosa - e mais fundamental - é: como é o comportamento de tais soluções durante o processo de relaxamento e qual é o seu limite? A fim de entender melhor essas metodologias, vamos considerar dois formalismos matemáticos distintos. Nesta tese, nós damos um exemplo de modelagem utilizando esta nova metodologia para a injeção de nitrogênio e de vapor de água em meios porosos. Nós não fomos capazes de dar uma resposta assertiva a todas as perguntas acima, mas um sólido ponto de partida é um estudo aprofundado do caso unidimensional para um problema concreto, que é feito nesta tese. Acreditamos que temos um campo muito interessante (e promissor) de trabalho pela frente, que temos a intenção de continuar a estudar, a fim de entender melhor, via análises abstrata e numérica, tais perguntas importantes e que permanecem indefinidas. Esta tese é uma pequena tentativa de obter uma nova compreensão sobre tais modelos de leis de balanço (AU) | |
| Processo FAPESP: | 11/23628-0 - Sistemas de Leis de Balanço em Problemas de Dinâmica de Fluidos em Meios Porosos: Modelagem Matemática e Aproximação Numérica |
| Beneficiário: | Abel Alvarez Bustos |
| Modalidade de apoio: | Bolsas no Brasil - Doutorado |