Browsing by Author "Balsa, Carlos"
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- Advecção de partículas passivas por pontos de vórticesPublication . Mottet, Dimitri; Balsa, Carlos; Gama, Sílvio M.A.Os pontos de vórtices são soluções singulares das equações de Euler incompressíveis bidimensionais. As soluções obtidas para o caso limite em que a vorticidade é completamente concentrada num número finito de pontos espaciais, cada um com uma determinada força prescrita (circulação). Por definição, uma partícula passiva é um ponto de vórtice com circulação nula. No nosso caso, consideramos a advecção de uma partícula passiva por N pontos de vórtices no plano ilimitado. Neste contexto, apresentamos os resultados de alguns experimentos numéricos que mostram a existência de controlos mais eficientes para os casos de N = 1, N = 2, n = 3 e N = 4 vórtices. Mais precisamente, nós olhamos para as trajetórias ótimas que minimizam a função objetivo que corresponde à energia gasta no controle das trajetórias. As restrições são devidas a (i) equações diferenciais ordinárias que regulam o deslocamento da partícula passiva em torno dos vórtices pontuais, (ii) tempo disponível T para ir de Z0, posição inicial, para a ZF, destino final, e (iii) umax, valor máximo permitido às variáveis de controlo. Estas últimas consistem em controlos escada, isto é, o controlo é escrito como uma combinação linear de funções características finita no intervalo real.
- Advecção de partículas passivas por vórtices viscososPublication . Sapin, Luc; Balsa, Carlos; Gama, Sílvio M.A.Os pontos de vórtices são soluções singulares das equações de Euler incompressíveis bidimensionais. As soluções são obtidas para o caso limite em que a vorticidade é completamente concentrada num número finito de pontos espaciais, cada um com uma determinada força prescrita (circulação). Por definição, uma partícula passiva é um ponto de vórtice com circulação nula. No nosso caso, consideramos a advecção de uma partícula passiva por N pontos de vórtices viscosos no plano ilimitado. Neste contexto, apresentamos os resultados de algumas experiências numéricas que mostram a existência de controlos ótimos para os casos de N=1, N=2, N=3 e N=4 vórtices. Mais precisamente, olhamos para as trajetórias que minimizam a função objetivo que corresponde à energia gasta no controle das trajetórias. As restrições são devidas a (i) equações diferenciais ordinárias que regulam o deslocamento da partícula passiva em torno dos vórtices, (ii) tempo disponível T para ir de Z0, posição inicial, para ZF, destino final, e (iii) valor máximo, umax, permitido para as variáveis de controlo ui. Estas variá- veis de controlo são definidas como constantes em cada um dos subintervalos em que o tempo total disponível para a viagem é dividido.
- Albergaria da CampeãPublication . Balsa, CarlosA Albergaria da Campeã foi uma instituição medieval de apoio aos viajantes que se deslocavam entre o interior transmontano e a região de Entre- Douro-e-Minho através do principal itinerário que cruzava a Serra do Marão. As menções a esta albergaria em numerosos documentos medievais constituem fontes privilegiadas para o estudo da região oriental da Serra do Marão, com destaque para a freguesia da Campeã. As referências à Albergaria da Campeã situam-se cronologicamente entre a segunda década do século XII e o princípio do século XIII. Um período marcado por acontecimentos que conduziram a uma nova ordem eclesiástica, militar e política do Noroeste peninsular, dos quais se destaca, no plano eclesiástico, o confronto entre a diocese de Braga e a sua homóloga de Santiago de Compostela, pela liderança da metrópole da antiga província da Galécia, e, no plano político e militar, as ações conduzidas pelos magnates portucalenses em prol da autonomia do condado. A presença na documentação de alguns dos principais protagonistas mostra que as funções desempenhadas pela albergaria foram uma consequência direta de alguns destes acontecimentos.
- An exploratory study on hindcasting with analogue ensembles of principal componentsPublication . Balsa, Carlos; Breve, Murilo Montanini; Rodrigues, Carlos Veiga; Costa, Luís S.; Rufino, JoséThe aim of this study is the reconstruction of meteorological data that are missing in a given station by means of the data from neighbouring stations. To achieve this, the Analogue Ensemble (AnEn) method was applied to the Principal Components (PCs) of the time series dataset, computed via Principal Component Analysis. This combination allows exploring the possibility of reducing the number of meteorological variables used in the reconstruction. The proposed technique is greatly influenced by the choice of the number of PCs used in the data reconstruction. The number of favorable PC varies according to the predicted variable and weather station. This choice is directly linked to the variables correlation. The application of AnEn using PCs leads to improvements of 8% to 21% in the RMSE of wind speed.
- An exploratory study on the simulation of stochastic epidemic modelsPublication . Balsa, Carlos; Lopes, Isabel Maria; Rufino, José; Guarda, TeresaA small number of people infected with a contagious disease in a large community can lead to the rapid spread of the disease by many of the people in that community, leading to an epidemic. Mathematical models of epidemics allow estimating several impacts on the population, such as the total and maximum number of people infected, as well as the duration and the moment of greatest impact of the epidemic. This information is of great use for the definition of public health policies. This work is concerned with the simulation of the spread of infectious diseases in small to medium communities by applying the Monte Carlo method to a Susceptibles-Infectives-Recovered (SIR) stochastic epidemic model. To minimize the computational effort involved, a simple parallelization approach was adopted and deployed in a small HPC cluster. The simulations conducted show that an epidemic outbreak can occur even if the initial number of infected people is small, and that this probability decreases significantly with the vaccination of a population subset.
- An hybrid approach for the parallelization of a block iterative algorithmPublication . Balsa, Carlos; Guivarch, Ronan; Ruiz, Daniel; Zenadi, MohamedThe Cimmino method is a row projection method in which the original linear system is divided into subsystems. At every iteration, it computes one projection per subsystem and uses these projections to construct an approximation to the solution of the linear system. The usual parallelization strategy in block algorithms is to distribute the different blocks on the available processors. In this paper, we follow another approach where we do not perform explicitly this block distribution to processors within the code, but let the multi-frontal sparse solver MUMPS handle the data distribution and parallelism. The data coming from the subsystems defined by the block partition in the Block Cimmino method are gathered in an unique block diagonal sparse matrix which is analysed, distributed and factorized in parallel by MUMPS. Our target is to define a methodology for parallelism based only on the functionalities provided by general sparse solver libraries and how efficient this way of doing can be.
- An hybrid approach for the parallelization of a block iterative algorithmPublication . Balsa, Carlos; Guivarch, Ronan; Ruiz, Daniel; Zinadi, MohamedThe Cimmino method is a row projection method in which the original linear system is divided into subsystems. At every iteration, it computes one projection per subsystem and uses these projections to construct an approximation to the solution of the linear system. The usual parallelization strategy in block algorithms is to distribute the different blocks on the available processors. In this paper, we follow another approach where we do not perform explicitly this block distribution to processors within the code, but let the multi-frontal sparse solver MUMPS handle the data distribution and parallelism. The data coming from the subsystems defined by the block partition in the Block Cimmino method are gathered in an unique block diagonal sparse matrix which is analysed, distributed and factorized in parallel by MUMPS. Our target is to define a methodology for parallelism based only on the functionalities provided by general sparse solver libraries and how efficient this way of doing can be
- Análise do escoamento sanguíneo em microcanais com bifurcaçõesPublication . Cidre, Diana; Oliveira, Brigitte; Lagoela, Marco; Fernandes, Carla S.; Lima, Rui A.; Dias, Ricardo P.; Balsa, Carlos; Ishikawa, Takuji; Yamaguchi, TakamiVários estudos revelaram que a informação obtida sobre as propriedades reológicas do sangue em capilares de vidro difere da situação in vivo (Pries et al. 1994). As principais causas potenciais para estas discrepâncias podem ser devidas à camada superficial formada por células endoteliais e às redes microvasculares compostas por segmentos de vasos irregulares e curtos que estão ligados por numerosas bifurcações e convergências (Maeda 1996).O principal objectivo deste trabalho é analisar as propriedades não-Newtonianas do sangue durante o escoamento em modelos microvasculares. Neste estudo foi utilizado o método de litografia suave para fabricar microcanais bifurcados com secção rectangular em polidimetisiloxano (PDMS). Usando um sistema “confocal micro-PTV” (Lima et al. 2008), mediu-se o efeito da bifurcação no escoamento de partículas fluorescentes diluídas em água pura e em suspensões concentradas de eritrócitos. Os resultados experimentais obtidos pelo sistema “confocal micro-PTV” foram complementados por modelos hemodinâmicos computacionais. Após a execução de várias simulações com o software comercial de elementos finitos POLYFLOW®, compararam-se alguns resultados experimentais com resultados numéricos. Os resultados preliminares sugerem que as trajectórias dos eritrócitos podem sofrer alterações na direcção transversal ao escoamento devido à colisão com os eritrócitos que se encontram na vizinhança do ponto de divergência da bifurcação (Brigitte et al. 2009).
- Análise do escoamento sanguíneo em microcanais com bifurcaçõesPublication . Cidre, Diana; Lagoela, Marco; Oliveira, Brigitte; Fernandes, Carla S.; Balsa, Carlos; Lima, Rui A.; Dias, Ricardo P.; Ishikawa, Takuji; Yamaguchi, TakamiA dinâmica do escoamento sanguíneo na microcirculação depende fortemente das redes microvasculares compostas por segmentos de vasos curtos irregulares que estão ligados por inúmeras bifurcações. Este trabalho apresenta a aplicação de um sistema micro-PTV confocal para medir o comportamento dos eritrócitos durante o escoamento em um microcanal polidimetisiloxano (PDMS) rectangular com uma bifurcação. O efeito da bifurcação no escoamento de partículas fluorescentes diluídas em água pura e em suspensões concentradas com eritrócitos foi medido através de um sistema micro-PTV confocal. Numericamente, estudou-se o escoamento do sangue recorrendo ao software comercial de elementos finitos POLYFLOW® utilizando diferentes modelos reológicos. Os resultados preliminares sugerem que as trajectórias dos eritrócitos podem sofrer alterações na direcção transversal devido à acumulação de eritrócitos na vizinhança do ponto de divergência da bifurcação.
- Analysis of the blood flow in a microchannel with a bifurcationPublication . Oliveira, Brigitte; Lagoela, Marco; Cidre, Diana; Fernandes, Carla S.; Lima, Rui A.; Dias, Ricardo P.; Balsa, Carlos; Ishikawa, Takuji; Yamaguchi, TakamiIn vitro experiments allow precise measurement and control over relevant physiological variables. Thus, in the present study we have used a lithography technique to fabricate a rectangular PDMS microchannel with a bifurcation. By using a confocal micro-PTV system, we have measured the effect of bifurcation on the flow behaviour of both fluorescent particles diluted in pure water and red blood cells (RBCs) in concentrated suspensions. After performing simulations with the commercial finite element software package POLYFLOW®, some experimental results were compared with the numerical results. Our preliminary results suggest that the RBC paths may suffer fluctuations on the transversal direction caused by RBCs obstruction around the neighbourhood of the diverging point of the bifurcation.