Solução de problemas inversos do modelo Bevilacqua-Galeão de difusão anômala com dependência espacial

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Mattos, Sulivan Carlos Xavier
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade do Estado do Rio de Janeiro; Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto Politécnico; Brasil; UERJ; Programa de Pós-Graduação em Modelagem Computacional
• Palavras-chave em Português: Anomalous Diffusion; Finite difference method; Inverse problems; Difusão anômala; Método de diferenças finitas; Problemas inversos; Difusão; Modelos matemáticos; Problemas inversos (Equações diferenciais); Estimativa de parâmetros; Diferenças finitas; CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
• Link de acesso: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/17001

O principal objetivo desta dissertação é a formulação e solução do problema direto e inverso para o modelo Bevilacqua-Galeão (BG) de difusão anômala. Para solução de ambos os problemas foi utilizado uma variação espacial para alguns parâmetros do modelo. Considerou-se a fração de substância livre, ou seja, a fração de substância disponível para difusão e também o parâmetro denominado coeficiente de reatividade, com variação espacial. Em relação ao problema direto, foi apresentada uma solução unidimensional para o modelo usando o Método de Diferenças Finitas, procurando evidenciar a diferença no perfil de concentração entre as soluções, comparando os resultados do modelo quando usados parâmetros variáveis e constantes. Um problema inverso para estimação dos parâmetros, com variação espacial, foi formulado e solucionado empregando os métodos estocásticos Luus-Jaakola Modificado (LJM), Evolução Diferencial (DE) e Firefly (FA). Foi realizada uma análise de sensibilidade referente a cada um dos parâmetros, cuja finalidade foi identificar condições experimentais ótimas para viabilizar a solução do problema inverso. Por meio dos resultados obtidos em cada caso, pode-se verificar que a variação espacial dos parâmetros afetam diretamente a velocidade da difusão. Em relação a estimativa desses parâmetros, observou-se a eficiência de cada método utilizado, principalmente quando os dados experimentais estavam sem ruídos. Novas formulações propostas por Bevilacqua também foram tratadas neste trabalho.