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Inverse problems applied to the experimental thermal and hygric analysis of engineering materials
Full text linkSeveral relevant real-world applications rely on an inverse problem, which involves
recovering unknown causes from observing their effects. This differs from the corresponding
direct problem, whose solution involves predicting effects from a complete description of their
causes. Naturally, inverse problems are more challenging than direct problems because, in
general, they are ill-posed, i.e., the solution either does not exist, is not unique or it does not
depend continuously on the input data. To soften this problematic aspect, applied inverse
modeling requires detailed mathematical-physical modeling and well-designed experiments
since the desired parameters are estimated by comparing calculated data with experimental
measurements.
In this PhD thesis, inverse approach was applied to experimentally investigate three case
studies:
• complementary experiments to simultaneously estimate the parameters describing the
temperature-dependent thermal conductivity and specific heat of 304 austenitic stainless
steel. Parameter estimation takes advantage of additional information provided by two
heat-conducting solids with different geometries. It is an alternative approach to
standard thermal characterization techniques, which are often beyond the reach of many
laboratories.
• one-year on-site measurements to estimate various hygrothermal properties and thus
calibrate the simulation model of a lightweight multilayer wall. A 2D fully coupled heat
and moisture transfer model was used to investigate the in-use response of the panel
junction region, which is critical in terms of airtightness. The results enable an accurate
assessment of building operating conditions by reducing uncertainties in material input
data.
• field data to determine the annual heat conduction flux through a wall assembly in an
occupied house. Inverse modeling accounted for the physical interactions between
outdoor environment and indoor occupancy. The methodology and the findings are
useful to support decision-making on energy performance, as there is a lack of longterm
field monitoring and information on dynamic heat flux related to prefabricated
occupied dwellings.
All the above inverse analyzes were based on evaluating the match between data predicted
by numerical simulations in COMSOL Multiphysics and measurements conveying the physical
behavior of the component under study. Numerical and experimental data were processed and
used for inverse estimation purposes in MATLAB environment. After careful analysis of
sensitivity coefficients, different optimization approaches were used to solve the inverse
problems. Bayesian statistical inference was applied to determine the estimates and
corresponding uncertainties of the thermal properties of 304 stainless steel. The Broyden–
Fletcher–Goldfarb–Shanno (BFGS) algorithm, which determines the descent direction by
preconditioning the gradient with curvature information, was used in the second case study.
The wall heat flux was estimated using the sequential function specification method (SFSM),
which expresses temperature as function of heat flux by means of a first-order Taylor series.
The results show that inverse modeling is a reliable tool for obtaining valuable information
about the hygrothermal mechanisms and parameters involved in applied engineering problems.Várias aplicações importantes baseiam-se em um problema inverso, que envolve a
recuperação de causas desconhecidas a partir da observação de seus efeitos. Já o problema
direto correspondente envolve a previsão dos efeitos a partir de uma descrição completa de suas
causas. Naturalmente, os problemas inversos são mais complicados do que os problemas diretos
porque, em geral, eles são mal-postos, ou seja, a solução não existe, não é única ou não depende
continuamente dos dados de entrada. Para amenizar esse aspecto problemático, a modelagem
inversa aplicada requer uma modelagem matemática/física detalhada e experimentos bem
planejados, já que os parâmetros desejados são estimados pela comparação dos dados
calculados com as medições experimentais.
Nesta tese de doutorado, abordagem inversa foi aplicada para investigar
experimentalmente três estudos de caso:
• experimentos complementares para estimar simultaneamente os parâmetros que
descrevem a condutividade térmica e o calor específico dependentes da temperatura do
aço inoxidável austenítico 304. A estimativa de parâmetros aproveita informações
adicionais fornecidas por dois corpos condutores de calor com geometrias diferentes.
Trata-se de uma abordagem alternativa às técnicas de caracterização térmica padrão,
que geralmente estão fora do alcance de muitos laboratórios.
• medições de campo de um ano para estimar várias propriedades higrotérmicas e, assim,
calibrar o modelo de simulação de uma parede leve multicamadas. Um modelo 2D de
transferência de calor e umidade foi usado para investigar a resposta em uso da região
de junção do painel, que é crítica em termos de estanqueidade. Os resultados permitem
uma avaliação precisa das condições operacionais da edificação, reduzindo as incertezas
nos dados de entrada do material.
• dados de campo para determinar o fluxo anual de condução de calor por meio de uma
parede em uma casa ocupada. A modelagem inversa levou em conta as interações físicas
entre o ambiente externo e a ocupação interna. Os resultados são úteis para apoiar a
tomada de decisões sobre o desempenho energético, pois há uma falta de monitoramento
de campo de longo prazo e de informações sobre o fluxo dinâmico de calor relacionado
a residências pré-fabricadas ocupadas.
Todas as análises acima basearam-se na avaliação da correspondência entre dados
calculados por simulações numéricas no COMSOL Multiphysics e medições que transmitem o
comportamento físico do componente em estudo. Os dados numéricos e experimentais foram
processados e usados para fins de estimação inversa em ambiente MATLAB. Após uma análise
cuidadosa e minuciosa dos coeficientes de sensibilidade, diferentes abordagens de otimização
foram usadas para resolver os problemas inversos. Inferência bayesiana foi aplicada para
determinar as estimações e as incertezas correspondentes das propriedades térmicas do aço
inoxidável 304. O algoritmo Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno (BFGS), que determina a
direção de descida pré-condicionando o gradiente com informações de curvatura, foi usado no
segundo estudo de caso. O fluxo de calor através da parede foi estimado usando o método
sequencial da função especificada, que expressa a temperatura como função do fluxo de calor
por meio de uma série de Taylor de primeira ordem. Os resultados mostram que a análise
inversa é uma ferramenta confiável para obter informações valiosas sobre os mecanismos e
parâmetros higrotérmicos envolvidos em problemas de engenharia
Estimação simultânea de propriedades térmicas de metais considerando o efeito da resistência de contato
Full text linkNeste trabalho tem-se o objetivo de apresentar um método de estimação simultânea da
condutividade térmica, ݇, e do calor específico, ܿ, de amostras de Carboneto de Tungstênio e
de Aço Inoxidável AISI 304, considerando a resistência de contato existente entre o aquecedor
resistivo e a amostra metálica. Foi utilizado um modelo térmico baseado na equação da difusão
de calor unidimensional transiente considerando propriedades térmicas constantes. As
propriedades térmicas são determinadas de forma simultânea utilizando os dados de um mesmo
experimento. A amostra metálica é colocada entre um aquecedor resistivo e um isolante
térmico. Para garantir a unidimensionalidade do experimento, a amostra possui espessura com
uma razão de 1:5 quando comparada às outras dimensões e o experimento tem um curto período
de realização. Um fluxo de calor constante é imposto na superfície superior da amostra e uma
condição de isolamento térmico é mantida na superfície oposta, onde a temperatura é medida
por um termopar tipo T. A resistência de contato é calculada e considerada como um fator
redutor do fluxo de calor aplicado. Ao invés de se considerar um modelo agrupado (lumped
model), uma configuração microscópica das regiões de contato foi usada para descrever a
rugosidade da superfície e o interstício de fluido. A rugosidade da superfície é caracterizada
pelas altura e inclinações médias. Para isso, asrugosidades da superfície do aquecedor resistivo
e da amostra metálica foram medidas por um rugosímetro digital. A condutância de constrição
foi calculada através da correlação de Cooper-Mikic-Yovanovich (CMY), válida para
superfícies rugosas isotrópicas. A correlação CMY relaciona a condutância de constrição com
a rugosidade e a carga de pressão na interface de contato. A condutância intersticial é calculada
assumindo que o fluido nos interstícios é o ar; foram consideradas a condutividade térmica do
ar, a espessura média da separação e o parâmetro do ar. De maneira a assegurar a estimação
simultânea e confiável de ambas as propriedades, foi realizada a análise dos coeficientes de
sensibilidade, definidos pela primeira derivada parcial da temperatura em relação ao parâmetro
analisado, multiplicado pelo parâmetro analisado. Por meio dessa análise, definiu-se as
intensidades de fluxo de calor, tempo de duração dos experimentos, intervalo de tempo na
aquisição de dados, entre outras características do experimento. A estimativa das propriedades
térmicas ocorreu pela minimização de uma função objetivo definida pela diferença ao quadrado
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da temperatura experimental e numérica. Para essa minimização foi empregado o método de
otimização BFGS (Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno implementado em um código no
software MATLAB. A temperatura numérica foi obtida por meio do programa COMSOL, que
resolveu o problema transiente de condução de calor discretizando-o pelo Método dos
Elementos Finitos (MEF), cujas equações foram solucionadas por meio do método BDF
(Backward Differentiation Formula), que se trata de uma técnica implícita para integração
numérica. Os dois programas utilizados possuem uma interface de comunicação entre si, o que
facilita os trabalhos de programação e a obtenção de resultados. De forma a validar os valores
obtidos para as propriedades térmicas, estimou-se o fluxo de calor imposto utilizando, sendo
utilizado o Método da Função Especificada (SFSM) clássico. Além disso, uma análise de
incertezas foi realizada com o objetivo de garantir a qualidade dos resultados obtidos, onde os
erros do termopar, do isolamento térmico, da aquisição de dados, do multímetro, do método de
otimização BGFS, do método de integração BDF, do rugosímetro, entre outros, foram levados
em consideração. Por fim, as propriedades estimadas tiveram baixos valores de desvio-padrão
e os fluxos estimados tiveram ótimo comportamento e ficaram em torno de 95dos fluxos
experimentai
Going Beyond Counting First Authors in Author Co-citation Analysis
Full text linkThe present study examines one of the fundamental aspects of author co-citation analysis (ACA) - the way co-citation
counts are defined. Co-citation counting provides the data on which all subsequent statistical analyses and mappings
are based, and we compare ACA results based on two different types of co-citation counting - the traditional type that
only counts the first one among a cited work's authors on the one hand and a non-traditional type that takes into
account the first 5 authors of a cited work on the other hand. Results indicate that the picture produced through this non-traditional author co-citation counting contains more coherent author groups and is therefore considerably clearer. However, this picture represents fewer specialties in the research field being studied than that produced through the traditional first-author co-citation counting when the same number of top-ranked authors is selected and analyzed. Reasons for these effects are discussed
Variations on the Author
Full text link“Variations on the Author” discusses two of Eduardo Coutinho’s recent films (Um Dia na Vida, from 2010, and Últimas Conversas, posthumously released in 2015) and their contribution to the general question of documentary authorship. The director’s filmography is characterized by a consistent yet self-effacing form of authorial self-inscription: Coutinho often features as an interviewer that rather than express opinions propels discourses; an interviewer that is good at listening. This mode of self-inscription characterizes him as an author who is not expressive but who is nonetheless markedly present on the screen. In Um Dia na Vida, however, Coutinho is completely absent form the image, while Últimas Conversas, on the contrary, includes a confessional prologue that moves the director from the margins to the center of his films. This article examines the ways in which these works stand out in the filmography of a director who offers new insights into the notion of cinematic authorship
Appropriate Similarity Measures for Author Cocitation Analysis
Full text linkWe provide a number of new insights into the methodological discussion about author cocitation analysis. We first argue that the use of the Pearson correlation for measuring the similarity between authors’ cocitation profiles is not very satisfactory. We then discuss what kind of similarity measures may be used as an alternative to the Pearson correlation. We consider three similarity measures in particular. One is the well-known cosine. The other two similarity measures have not been used before in the bibliometric literature. Finally, we show by means of an example that our findings have a high practical relevance.information science;Pearson correlation;cosine;similarity measure;author cocitation analysis
Dispelling the Myths Behind First-author Citation Counts
Full text linkWe conducted a full-scale evaluative citation analysis study of scholars in the XML research field to explore just how different from each other author rankings resulting from different citation counting methods actually are, and to demonstrate the capability of emerging data and tools on the Web in supporting more realistic citation counting methods. Our results contest some common arguments for the continued
use of first-author citation counts in the evaluation of scholars, such as high correlations between author rankings by first-author citation counts and other citation
counting methods, and high costs of using more realistic citation counting methods that are not well-supported by the ISI databases. It is argued that increasingly available digital full text research papers make it possible for citation analysis studies to go beyond what the ISI databases have directly supported and to employ more
sophisticated methods
koamabayili/VECTRON-author-checklist: VECTRON author checklist
No full textWe have done our best to complete the author checklist relating to the use of animals in the hut study. Note that the objective for the hut study was to evaluate the IRS treatment applications for residual efficacy against Anopheles mosquitoes, including the local An. coluzzii mosquito population. Cows were only used to attract mosquitoes into the huts and no tests were carried out directly on the cows. The author checklist is intended for use with studies where experiments are carried out on animals, which is why we have had such difficulty in completing this for the hut study, as many of the questions do not relate to how the cows were used
Author-wise bibliometric analysis based on entropy.
No full textAuthor-wise bibliometric analysis based on entropy.</p
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