dc.creator | Ferreira, Amanda Mallue | |
dc.date.accessioned | 2024-10-30T18:30:12Z | |
dc.date.available | 2024-10-30T18:30:12Z | |
dc.date.issued | 2019-04-25 | |
dc.identifier.citation | FERREIRA, Amanda Mallue. Homogeneização assintótica com transformada de Laplace na modelagem de meios microperiódicos.
2019. 125 f. Dissertação (Mestrado em Modelagem Matemática) – Instituto de Física e Matematica, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, 2019. | pt_BR |
dc.identifier.uri | http://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/handle/prefix/14398 | |
dc.description.abstract | This work starts our study on the combination of complete transforms with homogenization in an integrative methodology aiming at simplifying the resolution of differential equations in partial derivatives with rapidly oscillating coefficients, and problems of boundary and / or initial values. Specifically, the following mathematical tools were studied: Laplace transform, the asymptotic homogenization method (MHA), and the method multilayer advection-diffusion (ADMM). First, we present a brief introduction on the Laplace transform method, containing: its definition, principal properties and analytical inversion. Furthermore, an example is developed in which we solve a problem of initial and boundary values for the heat equation using the direct and inverse Laplace transforms, and the solution obtained is validated by solving the same problem by separating variables. In addition, we studied the fixed Talbot algorithm for the numerical inversion of the Laplace transform. From this algorithm we analyze its precision and its convergence, for which test functions were employed and evaluating the absolute maximum error for several values of the relevant parameters. Next, we present in detail the development of MHA in the case of a problem of boundary values for the nonhomogeneous elliptic equation with periodic coefficient that describes a thermal field stationary. In addition, the results of the combination of Laplace transform with the MHA to formally solve a problem of initial and boundary values for the nonhomogeneous parabolic equation with periodic coefficient. Specifically, the equation resulting from applying the transform of Laplace is an elliptic equation similar to that presented previously and containing an advective term and, therefore, the application of MHA is almost immediate. Therefore, the development of discretization for one layer, two layers and n-layers is presented in the ADMM, and its application is illustrated by means of a numerical example. Finally, the pure application of the ADMM and the combination with the MHA is compared to solve a problem of initial and boundary values for the nonhomogeneous heat equation with periodic coefficients. An example is resolved in detail, including the use of the Fixed Talbot algorithm, and the accuracy and computational cost of both approaches are checked. | pt_BR |
dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES | pt_BR |
dc.language | por | pt_BR |
dc.publisher | Universidade Federal de Pelotas | pt_BR |
dc.rights | OpenAccess | pt_BR |
dc.subject | Transformada de Laplace | pt_BR |
dc.subject | MHA | pt_BR |
dc.subject | ADMM | pt_BR |
dc.title | Homogeneização assintótica com transformada de Laplace na modelagem de meios microperiódicos | pt_BR |
dc.title.alternative | Asymptotic homogenization with Laplace transformation in the modeling of microperiodic media | pt_BR |
dc.type | masterThesis | pt_BR |
dc.contributor.authorLattes | http://lattes.cnpq.br/7168586447952987 | pt_BR |
dc.contributor.advisorID | https://orcid.org/0000-0002-6846-6515 | pt_BR |
dc.contributor.advisorLattes | http://lattes.cnpq.br/9884950393500991 | pt_BR |
dc.description.resumo | Este trabalho inicia nosso estudo sobre a combinação de transformadas integrais com homogeneização matemática em uma metodologia integradora, visando simplificar a resolução de equações diferenciais em derivadas parciais com coeficientes rapidamente oscilantes, e problemas de valores de contorno e/ou iniciais. Especificamente, foram estudadas as seguintes ferramentas matemáticas: a transformada de Laplace, o método de homogeneização assintótica (MHA) e o método multicamadas de advecção-difusão (ADMM). Primeiramente, apresentamos uma breve introdução sobre o método da transformada de Laplace, contendo: sua definição, propriedades principais e inversão de forma analítica. Ainda, e desenvolvido um exemplo na qual resolvemos um problema de valores de contorno e iniciais para a equação do calor empregando as transformadas de Laplace direta e inversa. Além disso, estudamos o algoritmo de Talbot Fixo para a inversão numérica da transformada de Laplace. Deste algoritmo, analisamos a sua precisão e a sua convergência, para o qual foram empregadas funções teste e avaliado o erro máximo absoluto para vários valores dos parâmetros relevantes. A seguir, apresentamos detalhadamente o desenvolvimento do MHA no caso de um problema de valores de contorno para a equação elíptica não homogênea com coeficiente periódico, que descreve um campo térmico estacionário. Ainda, são mostrados os resultados da combinação da transformada de Laplace com o MHA para resolver formalmente um problema de valores de contorno e inicial para a equação parabólica não homogênea com coeficiente periódico. Especificamente, a equação resultante após aplicar a transformada de Laplace e uma equação elíptica, similar à apresentada anteriormente e contendo um termo advectivo e, por isso, a aplicação do MHA é quase imediata. Logo, do ADMM é apresentado o desenvolvimento da discretização para uma camada, duas camadas e n-camadas, e sua aplicação é ilustrada mediante a um exemplo numérico. Finalmente, comparamos a aplicação pura do ADMM e a combinação com o MHA para resolver um problema de valores de contorno e inicial para a equação do calor não homogênea, com coeficientes periódicos. Um exemplo é resolvido detalhadamente, incluindo o uso do algoritmo Talbot Fixo. A precisão e o custo computacional de ambas as abordagens são aferidas. | pt_BR |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Modelagem Matemática | pt_BR |
dc.publisher.initials | UFPel | pt_BR |
dc.subject.cnpq | CIENCIAS EXATAS E DA TERRA | pt_BR |
dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
dc.rights.license | CC BY-NC-SA | pt_BR |
dc.contributor.advisor1 | Costa, Camila Pinto da | |
dc.subject.cnpq1 | MATEMATICA | pt_BR |