scholarly journals Un Modelo Numérico 1D en Volúmenes Finitos para la Solución de las Ecuaciones de Flujo e Infiltración del Riego por Gravedad en Melgas

2019 ◽  
pp. 22-30
Keyword(s):  
Numerical Scheme ◽  
Finite Volumes ◽  
Computational Tool ◽  
Important Paper ◽  
Water Load ◽  
El Sistema ◽  
Longitudinal Slope ◽  
Richards’S Equation ◽  
Supercritical Flows ◽  
The Mathematical Model

Un Modelo Numérico 1D en Volúmenes Finitos para la Solución de las Ecuaciones de Flujo e Infiltración del Riego por Gravedad en Melgas A Numerical Model 1D in Finite Volumes for the Solution of the Equations of Flow and Infiltration of the Gravity in Border Irrigation Pino Vargas Edwin, Mejía Marcacuzco J. Abel, Chávarri Velarde Eduardo Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann, Tacna, Perú Universidad Nacional Agraria La Molina, Lima, Perú DOI: https://doi.org/10.33017/RevECIPeru2012.0006/ RESUMEN El desarrollo de este modelo permitirá contar con una herramienta computacional para diseñar adecuadamente el sistema de riego por melgas, reduciendo las pérdidas de agua y utilizándola de manera optima para mejorar la productividad de los cultivos, bajo las premisas de uso eficiente de agua, es decir cultivos de mayor productividad, al más bajo consumo de agua, usando metodologías de producción óptimas. Se implemento el esquema numérico en volúmenes finitos para las ecuaciones de flujo Saint Venant, lo cual permitió conocer el perfil de flujo superficial y la infiltración en el suelo según el avance del riego. Luego del proceso de simulación de varios casos se logro establecer que pendiente longitudinal juega un papel importante en el flujo para las melgas según el modelo planteado se tiene que la pendiente debe ser menor 0,001 m/m. Las pendientes mayores generan flujos rápidos o súper críticos lo cual no es recomendable en el diseño de las melgas, puesto que será una fuente directa de erosión. En cuanto a los caudales de ingreso a las melgas la bibliografía señala un rango para melgas de 1 a 5 l/s/m, lo cual ha sido empleado en el modelo sin ningún inconveniente. En este trabajo se reduce la ecuación de Richards a su expresión unidimensional más su componente temporal y los resultados cumplen satisfactoriamente el objetivo de predecir el movimiento del agua en el subsuelo a partir de datos de propiedades físicas de los suelos y condiciones impuestas tipo dirichlet de carga de agua sobre el suelo. En cuanto a la validación del modelo matemático con datos referenciales de trabajos de investigación se uso el trabajo realizado por Saucedo (2005) para el flujo en superficie y Dahualde G. (2005) para el proceso de infiltración. Se puede contrastar los resultados con algunas diferencias atribuibles a la solución de las ecuaciones, al método numérico empleado y el esquema de solución. Descriptores: Flujo Superficial, Volúmenes Finitos, Infiltración, Modelamiento Numérico 1D, Melgas. ABSTRACT The development of this model will allow to possess a computational tool to design adequately the system of border irrigation, reducing the water loss and using in an ideal way to improve the productivity of the cultures, under the premises of efficient use of water, that is to say cultures of major productivity, to the lowest consumption of water, using methodologies of production optimal. Was implemented the numerical scheme in finite volumes for the equations of flow Saint Venant, which allowed knowing the profile of superficial flow and the infiltration in the soil according to the advance of the irrigation. After the process of simulation of several, cases, was managed to establish that the longitudinal slope plays an important paper in the flow for the border irrigation according to the raised model the slope must be minor 0,001 m/m. The major slopes generate rapid or supercritical flows, which is not advisable in the design of the border irrigation, since it will be a direct source of erosion. As for flows of revenue of border irrigation the bibliography indicates a range from 1 to 5 l/s/m, which has been an employee in the model without any disadvantage. In this work Richards's equation is diminishes to his expression unidimensional more his temporary component and the results fulfill satisfactorily the aim to predict the movement of the water in the subsoil, from information of physical properties of the soils 23 and imposed conditions dirichlet type of water load on the soil. As for the validation of the mathematical model with referential data of works of investigation was used the work realized by Osier-bed (2005) for the flow in surface and Dahualde G. (2005) for the process of infiltration. It is possible to confirm the results with some differences attributable to the solution of the equations, to the numerical used method and the scheme of solution. Keywords: Superficial flow, Finite Volumes, Infiltration, Numerical Modeling 1D, Border Irrigation.

scholarly journals MODELO MATEMÁTICO PARA LA TRANSFRUCTOSILACIÓN DE ESTEVIÓSIDO CON - FRUCTOFURANOSIDASA INMOVILIZADA

2019 ◽  
pp. 13-18
Keyword(s):  
Experimental Data ◽  
Mathematical Model ◽  
Immobilized Enzyme ◽  
Kinetic Equations ◽  
Particle Diffusion ◽  
Palabras Clave ◽  
El Sistema ◽  
Partition Equilibrium ◽  
The Mathematical Model ◽  
Total Enzyme

MODELO MATEMÁTICO PARA LA TRANSFRUCTOSILACIÓN DE ESTEVIÓSIDO CON - FRUCTOFURANOSIDASA INMOVILIZADA MATHEMATICAL MODEL FOR TRANSFRUCTOSYLATION OF STEVIOSIDE USING ImmOBILIZED - FRUCTOFURANOSIDASE Fiorella Cárdenas T. Departamento de Ingeniería Química, Universidad de Tohoku, Japón DOI: https://doi.org/10.33017/RevECIPeru2010.0002/ RESUMEN En el presente articulo, un modelo matemático fue diseñado para la transfructosilación de esteviósido con b-fructofuranosidasa inmovilizada considerando el equilibrio de partición entre la fase liquida y la fase de partícula, difusión y reacción dentro de la partícula. Las constantes cinéticas fueron estimadas mediante el ajuste de las ecuaciones cinéticas con los resultados experimentales de la síntesis de fructosil-esteviósido con enzima libre. Las otras constantes fueron estimadas mediante el ajuste del modelo matemático con resultados experimentales de coeficiente de equilibrio de partición, y síntesis de fructosil-esteviósido con enzima inmovilizada. El modelo describe la formación de fructosil-esteviósido en el tiempo para varias condiciones de concentración inicial de sustrato y enzima total en el sistema. Palabras clave: transfructosilación, fructosil-esteviósido, análisis cinético, modelo matemático. ABSTRACT In the present article, a mathematical model for the b- immobilized fructofuranosidase was constructed considering the partition equilibrium between the liquid phase and the particle, diffusion and reaction within the particle. The kinetic constants were estimated by fitting the kinetic equations with the experimental data of the fructosyl-stevioside experiments using suspended enzyme. The other constants were estimated by fitting the mathematical model with experimental data of partition equilibrium coefficient, and fructosyl-stevioside synthesis using immobilized enzyme. The model could describe the fructosyl-stevioside formation under several conditions of initial concentration of substrate and total enzyme in the system. Keywords: Transfructosilation, fructosyl – stevioside, kinetic analysis, mathematical model.

scholarly journals A numerical scheme for the ground state of rotating spin-1 Bose–Einstein condensates

2021 ◽  
Vol 11 (1) ◽  
Author(s):  
Sirilak Sriburadet ◽  
Yin-Tzer Shih ◽  
B.-W. Jeng ◽  
C.-H. Hsueh ◽  
C.-S. Chien
Keyword(s):  
Mathematical Model ◽  
Nontrivial Solution ◽  
Ground State ◽  
Numerical Scheme ◽  
Continuation Method ◽  
Ground States ◽  
Ground State Solution ◽  
Rapid Rotation ◽  
Bose Einstein ◽  
The Mathematical Model

AbstractWe study the existence of nontrivial solution branches of three-coupled Gross–Pitaevskii equations (CGPEs), which are used as the mathematical model for rotating spin-1 Bose–Einstein condensates (BEC). The Lyapunov–Schmidt reduction is exploited to test the branching of nontrivial solution curves from the trivial one in some neighborhoods of bifurcation points. A multilevel continuation method is proposed for computing the ground state solution of rotating spin-1 BEC. By properly choosing the constraint conditions associated with the components of the parameter variable, the proposed algorithm can effectively compute the ground states of spin-1 $$^{87}Rb$$ 87 R b and $$^{23}Na$$ 23 N a under rapid rotation. Extensive numerical results demonstrate the efficiency of the proposed algorithm. In particular, the affect of the magnetization on the CGPEs is investigated.

Implicit Bidiagonal Numerical Scheme for Simulation of 2D Flood Waves

2011 ◽  
Vol 356-360 ◽  
pp. 2293-2296
Author(s):  
Guang Cai Sun
Keyword(s):  
Mathematical Model ◽  
Numerical Scheme ◽  
Open Channel ◽  
Water Velocity ◽  
Dam Break ◽  
Rectangular Cylinder ◽  
Predictor Corrector ◽  
The Mathematical Model ◽  
Depth Water ◽  
Flood Waves

This paper is concerned with a mathematical model for numerical simulation of 2D flood waves due to partial dam-break. The governing water equations are solved by an implicit bidiagonal numerical scheme, based on the MacCormack’s predictor-corrector technique. The mathematical model is used to compute 2D flood waves due to partial instantaneous symmetrical dam-break in a rectangular open channel with a rectangular cylinder barrier downstream. Results, in terms of water velocity vectors and contours of water depth, water surface, following dam-break phenomena, are investigated in the two-dimensional problems.

Characteristics and Applicability of a Newly Developed Numerical Scheme for Simulating Liquid Sloshing in a Moving Tank

2006 ◽  
Author(s):  
Sharat Chandra ◽  
Liming Dai
Keyword(s):  
Mathematical Model ◽  
Dynamic Property ◽  
Numerical Scheme ◽  
Liquid Sloshing ◽  
Liquid Motion ◽  
Vof Model ◽  
Proposed Model ◽  
Grid Technique ◽  
Cylindrical Tanks ◽  
The Mathematical Model

A novel mathematical model for analyzing the dynamic property of the liquid motion is developed. The work in this paper assesses and further develops the mathematical model formulated especially for analyzing the liquid motion in horizontal cylindrical tanks. The present research talks about the liquid sloshing and the cyclic forces produced as a result of it. These forces which are cyclic in nature degrade the structure of a tank vehicle transporting liquid cargo. The validation of the proposed model is performed by an effective Eulerian fixed grid technique, which implements the Volume of Fluid (VOF) model. Finally this paper presents a comparison for various results obtained by implementing both the models. Such a comparison is very important, as it will validate the effectiveness of the proposed model to be considered for integrating it with structural and fatigue analysis.

scholarly journals Alternativa para minimizar el costo de la energía eléctrica en zonas francas de Colombia / Proposal to minimize the cost of electricity in commercial areas of Colombia

2013 ◽  
pp. 90
Author(s):  
Ruben Dario Cruz Rodríguez ◽  
Alexis Castillo Sauza
Keyword(s):  
General System ◽  
Electrical Networks ◽  
Computational Tool ◽  
Cost Of Electricity ◽  
Industrial Parks ◽  
Generation Plant ◽  
El Sistema ◽  
La Red ◽  
The Cost ◽  
Algebra Model

RESUMENMinimizar el costo de la energía eléctrica en Zonas Francas de Colombia, es una necesidad apremiante por ser este un factor directamente relacionado con la competitividad de parques industriales que, bajo un régimen especial, promueven la entrada de nueva inversión al país. En este artículo se presenta una herramienta de optimización de la explotación de una planta de autogeneración que junto con la conexión convencional a la red eléctrica se usan como fuentes para el abastecimiento de energía de una Zona Franca. Bajo estas condiciones generales se ha valorado el beneficio de la condición hipotética de operación. Como herramienta computacional para resolver el modelo planteado usamos el Sistema General de Modelamiento Algebraico - GAMS - con la ayuda de MATLAB para agilizar el ingreso y procesamiento de datos.ABSTRACTMinimizing the cost of electricity in commercial areas of Colombia is one of the biggest needs of this economic sector covering the competitiveness of industrial parks that stimulates investment in this country. In this article, an optimization tool is described on the exploitation of a self- generation plant that together with the conventional connection to electrical networks is used as a source of energy to supply it to commercial areas. Under these general conditions, the advantage of operational hypothetic conditions has been evaluated. As a computational tool to determine this model, we apply the so- called General System of Algebra Model- GAMS- with the support of MATLAB to facilitate incomes and data processing.RESUMÉÉMinimiser le coût de l’énergie électrique dans les zones franches colombiennes est une nécessité urgente car ces zones représentent un facteur de compétitivité de l’économie locale et qui, en vertu d’un régime fiscal différent, favorisent l’entrée de nouveaux capitaux. Cet article présente un outil permettant l’optimisation de l’exploitation énergétique qui, grâce à des générateurs électriques utilisés comme sources d’approvisionnement en énergie de zone de libre-échange, améliore la connexion classique au réseau électrique. Dans ces conditions, la valeur ajoutée du bénéfice hypothétique de l’opération se trouve valorisée. L’outil de calcul informatique mis en place pour résoudre le modèle mathématique est le Système Général de Modélisation Algébrique - GAM – qui s’utilise à l’aide du MATLAB afin de simplifier la saisie et le traitement des données.RESUMOMinimizar o custo da energia elétrica em Zonas de Comércio Livre da Colômbia, é uma necessidade urgente por ser um fator diretamente relacionado com a competitividade de parques industriais que, em regime especial, promovem a entrada de novos investimentos no país. Neste artigo apresenta-se uma ferramenta para otimizar a explotação de uma planta de autogeração que junto com a ligacão convencional à rede elétrica são usadas como fontes para fornecer de energia uma Zona de Comércio Livre. O benefício da condição hipotética de operação foi valorado nestas condições gerais. Como ferramenta computacional para resolver o modelo proposto usou-se o Sistema Geral de Modelagem Algébrica - GAMS - com a ajuda de MATLAB para agilizar o ingresso e processamento de dados.

Estimación del potencial energético del gas pobre obtenido de la gasificación del bagazo de caña de azúcar en gasificadores de lecho fijo de corriente descendente utilizando el modelo cinético de tasa finita

2020 ◽  
pp. 28-41
Keyword(s):  
Mathematical Model ◽  
Sugarcane Bagasse ◽  
Calorific Value ◽  
Quasi Equilibrium ◽  
Energy Potential ◽  
Language Version ◽  
The Poor ◽  
El Sistema ◽  
Python Programming ◽  
The Mathematical Model

Estimación del potencial energético del gas pobre obtenido de la gasificación del bagazo de caña de azúcar en gasificadores de lecho fijo de corriente descendente utilizando el modelo cinético de tasa finita Cesar Zavala, Victor Petrell Universidad Nacional de Ingeniería, Lima, Perú. Recibido el 29 de diciembre del 2019. Revisado el 24 de febrero del 2020. Aceptado el 2 de marzo del 2020 DOI: https://doi.org/10.33017/RevECIPeru2020.0004/ Resumen El propósito de este trabajo es estimar el potencial energético del gas pobre obtenido de la gasificación de bagazo de caña de azúcar utilizando gasificadores de lecho fijo de corriente descendente en Perú a través de un nuevo modelo matemático que considera el tamaño de los fragmentos de biomasa. Para este propósito, tuvimos que determinar el área dedicada al cultivo de la caña de azúcar, la cantidad de caña de azúcar producida por cada área cultivada, la cantidad de bagazo obtenida de la caña de azúcar y la proporción de humedad y residuos secos, utilizando datos estadísticos peruanos. El modelo matemático de Prokash Roy se consideró modificando las constantes del equilibrio químico y las tasas de reacciones químicas que se controlan cinéticamente a velocidad finita, porque en realidad el sistema se comporta como un cuasi equilibrio. Para este modelo modificado, la humedad del bagazo debe ser inferior al 20% pero no debe estar completamente seca. Los resultados fueron validados con los datos experimentales de Jayah. Además, se utilizó una nueva codificación en el lenguaje de programación Python versión 3.x, utilizando una plataforma interactiva llamada Jupyter Notebook, que también hace posible predecir la composición, el máximo valor calorífico inferior del gas pobre y la temperatura de la zona pirooxidación. La estimación del potencial energético del gas pobre a partir de la gasificación del bagazo de la caña de azúcar fue de 19396.6 TJ por año como valor máximo y 16843.7 TJ por año como valor mínimo. Descriptores: Gasificación, potencial energético, gasificador de tiro descendente, residuos agrícolas. Abstract The purpose of this work is to estimate the energy potential of poor gas obtained from sugarcane bagasse gasification using downward-flow gasifiers in Peru through a new mathematical model that considers the size of biomass fragments. For this purpose, we had to determine the area dedicated to the cultivation of sugarcane, the amount of sugarcane produced by each cultivated area, the amount of bagasse obtained from sugarcane and the proportion of moisture and dry residue, using Peruvian statistical data. The mathematical model of Prokash Roy was considered by modifying the constants of chemical equilibrium and the rates of chemical reactions that are kinetically controlled at finite speed, because actually the system is behaving as a quasi-equilibrium. For this modified model, the humidity of the bagasse should be less than 20% but should not be completely dry. The results were validated with the experimental data of Jayah. In addition, a new coding was used in the Python programming language version 3.x, using an interactive platform called Jupyter Notebook, which also make possible to predict the composition, the maximum lower calorific value of the poor gas and the temperature in the pyrooxidation zone. The estimation of the energy potential of the poor gas from the gasification of sugarcane bagasse was 19396.6 TJ per year as a maximum value and 16843.7 TJ per year as a minimum value. Keywords: Gasification, energy potential, downdraft gasifier, agricultural residues.

scholarly journals Determinación de la curva de lactancia en vacas mestizas de un hato de doble propósito en la Región Caribe de Colombia

1997 ◽  
Vol 2 (1) ◽  
pp. 54
Author(s):  
Gustavo Ossa S. ◽  
Lino Torrengroza S. ◽  
Leonardo Alvarado
Keyword(s):  
Milk Production ◽  
Caribbean Region ◽  
Dual Purpose ◽  
Lactation Curve ◽  
Before And After ◽  
El Sistema ◽  
Increase Milk Production ◽  
S Model ◽  
The Mathematical Model

<p>Con el objeto de determinar el comportamiento de la curva de lactancia en vacas mestizas manejadas bajo el sistema de doble propósito en las condiciones ambientales del Centro de Investigación Turipaná de Corpoica -municipio de Cereté, departamento de Córdoba, Colombia-, se registraron las lactancias de 92 vacas mestizas entre septiembre de 1990 y enero de 1992. Para el análisis de la muestra obtenida se utilizó el modelo de regresión cuadrática y el modelo matemático Yt = a · t<sup>b</sup> · e<sup>-ct</sup>, descrito por Wood (1967). Los valores del r2 de la regresión cuadrática fueron de 0,53 para las vacas de primera lactancia (orden 1), 0,93 para las vacas de segunda y tercera lactancia (orden 2) y 0,91 para las vacas de cuatro o más lactancias (orden 3). Los valores del r<sup>2</sup> derivados del modelo de Wood, fueron de 0,74; o,85 y o,8o para los órdenes 1,2 y 3, respectivamente. Según el modelo de Wood, el pico de la lactancia se alcanzó en los días 64, 46 y 38 para los órdenes 1, 2 y 3, mientras las producciones de leche máximas registraron 4,4; 5,5 y 5,5 kg/día, respectivamente. No hubo cambios apreciables en la pendiente de la curva antes y después del pico de producción, pues ésta fue similar entre las vacas con diferente número de lactancias, lo cual sugiere que las condiciones de manejo y alimentación, no permitieron una expresión adecuada del potencial de producción de leche de los animales del hato estudiado.</p><p><strong><br /></strong></p><p><strong>Determination of Lactation Curve of Crossbred Cows in a Dual Purpose Herd at the Caribbean Region of Colombia</strong></p><p>This study was carried out with the objective of determining the lactation curve of cross­bred cows at the dual purpose herd of Turipaná, a Corpoica´s Research Center located in Cereté, Deparment of Córdoba, Colombia. Ninety two lactating records were analyzed using the quadratic regression model and the mathematical model Yt = a · t<sup>b</sup> · e<sup>-ct</sup> described by Wood (1967). The r<sup>2</sup> values for the regression were 0.53 for cows in the first lactation (first order), 0.93 for cows in the second and third lactation (order 2) and 0.91 for cows of 4 or more lactation (order 3). The values of r<sup>2</sup> for Wood´s model were 0.74, 0.89 and 0.80 for the orders 1, 2 and 3, respectively. According to Wood's model the peak oflactation was at 64, 46 and 38 days for orders 1, 2 and 3, respectively, where the maximum yeild was 4.4, 5.5 and 5.5 kg/day. The slope of the curve of lactation before and after the peak, showed little variation through the three orders, pointing out that under management and feeding conditions of the herd evaluated, cows are unable to express the maximun potential for milk production, being necessary to improve the nutrition and management in order to increase milk production.</p>

scholarly journals Algorithmic solutions to the problem of assessing the information impact on the electorate during election campaigns

2022 ◽  
Vol 24 (4) ◽  
pp. 72-80
Author(s):  
Ivan S. Polyanskii ◽  
Inna V. Polyanskaya ◽  
Kirill O. Loginov
Keyword(s):  
Mathematical Model ◽  
Mass Media ◽  
Numerical Scheme ◽  
Social Groups ◽  
Interpersonal Interaction ◽  
Election Campaigns ◽  
Instantaneous Values ◽  
The Galerkin Method ◽  
The Impact ◽  
The Mathematical Model

In the article, to solve the problem of assessing the information impact on the electorate during election campaigns, algorithmic solutions, including a mathematical model, a numerical scheme and algorithmic implementations, are formed. This assessment is reduced to determining the instantaneous values of the number of voters who prefer a candidate (party), taking into account: the positive or negative stochastic nature of the impact of mass media; interpersonal interaction; two-step assimilation of information; the presence of a variety of mass media, social groups and a list of candidates. The mathematical model is based on a generalized model of information confrontation in a structured society and, with the introduction of stochastic components in the intensity of agitation, it is reduced to solving the FokkerPlanckKolmogorov equation. For its study in the formulation of the Galerkin method, a numerical scheme is proposed and the order of its convergence is determined. In relation to the basic procedures of the numerical scheme, the features of the algorithmic implementation are clarified.

scholarly journals Large amplitude internal solitary waves over a shelf

2011 ◽  
Vol 11 (1) ◽  
pp. 17-25 ◽  
Author(s):  
N. Gavrilov ◽  
V. Liapidevskii ◽  
K. Gavrilova
Keyword(s):  
Internal Waves ◽  
Solitary Waves ◽  
Large Amplitude ◽  
Numerical Scheme ◽  
Laboratory Experiments ◽  
Open Channel ◽  
Internal Solitary Waves ◽  
Open Channel Flows ◽  
Mode 2 ◽  
The Mathematical Model

Abstract. Dynamics of large amplitude internal waves in two-layers of shallow water is considered. It is demonstrated that in laboratory experiments the subsurface waves of depression over a shelf may be simulated by internal symmetric solitary waves of the mode 2 ("lump-like" waves). The mathematical model describing the propagation and decaying of large internal waves in two-layer fluid is introduced. It is a variant of Choi-Camassa equations with hydrostatic pressure distribution in one of the layers. It is shown that the numerical scheme developed for the Green-Naghdi equations in open channel flows may be applied for the description of large amplitude internal waves over a shelf.

A Simple Computational Tool for Studying Acoustic Waves in Nonlinear Medium

2017 ◽  
Author(s):  
Nirmal J. Nair ◽  
Utsav Shah
Keyword(s):  
Acoustic Wave ◽  
Acoustic Waves ◽  
Nonlinear Medium ◽  
Numerical Scheme ◽  
Nonlinear Acoustics ◽  
Ultrasonic Waves ◽  
The Self ◽  
Sound Waves ◽  
Computational Tool ◽  
Nonlinear Acoustic

The behaviour of acoustic waves in nonlinear medium is well established in literature. But there is a need of a simple computational tool through which practical problems pertaining to nonlinear acoustics can be treated with minimum effort and expense. Additionally, visualization of nonlinear acoustic waves can be useful towards the applications of acoustic diodes and ultrasonic waves. To address this issue, we have developed a numerical scheme which effectively captures the self-distortion mechanism of acoustic wave in nonlinear medium and the consequential generation of higher harmonics. Additionally, the effects of increasing non-linearity constant of the medium and amplitude of sound waves on distortion of the waveform is studied.

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