Problema da difusão em meio poroso via cálculo fracionário

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2024
Autor(a) principal: Oliveira, Ana Licia Costa
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Estadual do Maranhão
Brasil
Campus São Luis Centro de Ciências Tecnológicas – CCT
BIODIVERSIDADE E BIOTECNOLOGIA-REDE BIONORTE
UEMA
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: https://repositorio.uema.br/jspui/handle/123456789/5442
Resumo: Throughout history, renowned researchers have dedicated themselves and their studies to investigate, understand and describe nonlinear diffusion processes, using analytical, numerical and computational tools. In this work, we present a problem of nonlinear anomalous diffusion in porous media and aim to present Lie symmetry transformation groups as an alternative to solving the diffusion problem. Initially, a study was carried out on fractional calculus and its main operators, where we point out definitions, theorems, properties and applications. Fractional calculus allows us to describe natural characteristics more precisely, thus obtaining a greater amount of information linked to nonlocal operators, then called the memory effect. An analysis of anomalous fractional diffusion in porous media was carried out, where the problem of nonlinear fractional diffusion in time-space was addressed. Another important point presented here is the Lie point transformation groups, which we use as an alternative to the diffusion problem, since Lie symmetries prove to be a very important tool as it allows the transformation of a PDE into an ODE. We apply Lie symmetries to the discovery of diffusion in fractional porous media in terms of Riesz derivatives, including the Weyl derivative. And we demonstrate that the results can be understood for the fractional derivative in terms of the function È. We emphasize that the study of anomalous diffusion has been increasingly deepened and its concept applied in several fields such as diffusion in plasmas, diffusion in turbulent fluids, fluid transport in porous media, diffusion in fractals, anomalous diffusion on liquid surfaces and analysis of heartbeat histograms in healthy individuals, among other physical systems. Keywords: Anomalous Diffusion, Fractional Calculus, Fractional Diffusion in Porous Media, Lie Points
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Fractional calculus allows us to describe natural characteristics more precisely, thus obtaining a greater amount of information linked to nonlocal operators, then called the memory effect. An analysis of anomalous fractional diffusion in porous media was carried out, where the problem of nonlinear fractional diffusion in time-space was addressed. Another important point presented here is the Lie point transformation groups, which we use as an alternative to the diffusion problem, since Lie symmetries prove to be a very important tool as it allows the transformation of a PDE into an ODE. We apply Lie symmetries to the discovery of diffusion in fractional porous media in terms of Riesz derivatives, including the Weyl derivative. And we demonstrate that the results can be understood for the fractional derivative in terms of the function È. We emphasize that the study of anomalous diffusion has been increasingly deepened and its concept applied in several fields such as diffusion in plasmas, diffusion in turbulent fluids, fluid transport in porous media, diffusion in fractals, anomalous diffusion on liquid surfaces and analysis of heartbeat histograms in healthy individuals, among other physical systems. Keywords: Anomalous Diffusion, Fractional Calculus, Fractional Diffusion in Porous Media, Lie PointsAo longo da história, pesquisadores renomados dedicaram e dedicam seus estudos para investigar, entender e descrever os processos difusivos não lineares, onde utilizam-se de ferramentas analíticas, numéricas e computacionais. Apresentamos aqui um problema de difusão anômala não linear em meio poroso e temos como objetivo apresentar os grupos de transformações de simetrias de Lie como alternativa para a resolução do problema da difusão. Inicialmente foi realizado um estudo sobre o cálculo fracionário e seus principais operadores onde apontamos definições, teoremas, propriedades e aplicações. O cálculo fracionário nos permite uma descrição mais fina dos fenômenos naturais, assim obtemos uma quantidade maior de informações atrelados aos operadores não locais, então denominado efeito de memória. Foi realizada uma analise da difusão fracionária anômala em meio poroso, onde foi abordado o problema da difusão fracionária não linear no tempo-espaço. Outro ponto importante apresentado aqui formam os grupos de transformações de pontos de Lie, que utilizamos como uma alternativa para o problema da difusão, pois as simetrias de Lie demostram ser uma ferramenta importantíssima, pois permite a transformação de uma EDP em EDO. Aplicamos as simetrias de Lie na equação da difusão em meio poroso fracionária em termos da derivada de Riesz, considerando a derivada de Weyl. E demonstramos que os resultados podem ser entendidos para a derivada fracionária em termos da função È. Destacamos que o estudo da difusão anômala vem sendo cada dia mais aprofundado e seu conceito aplicado em diversos campos como difusão em plasmas, difusão em fluidos turbulentos, transporte de fluidos em meios porosos, difusão em fractais, difusão anômala em superfícies líquidas e análise de histogramas de batidas do coração em indivíduos saudáveis, entre outros sistemas físicosUniversidade Estadual do MaranhãoBrasilCampus São Luis Centro de Ciências Tecnológicas – CCTBIODIVERSIDADE E BIOTECNOLOGIA-REDE BIONORTEUEMACosta, Felix Silvahttps://orcid.org/0000-0003-1791-6966http://lattes.cnpq.br/2551938149568880Sousa, José Vanterler da Costahttps://orcid.org/0000-0002-6986-948Xhttp://lattes.cnpq.br/3201034243150640Moreira, Edvanhttps://orcid.org/0000-0002-5610-2757http://lattes.cnpq.br/9406912742121871Soares, Junior Cesar Alveshttps://orcid.org/0000-0002-6887-8077http://lattes.cnpq.br/4163232137521462Oliveira, Ana Licia Costa2025-10-07T18:27:35Z2025-10-072025-10-07T18:27:35Z2024-11-06info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfOLIVEIRA, Ana Licia Costa. Problema da difusão em meio poroso via cálculo fracionário / Ana Licia Costa Oliveira. 2024. 72f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Aeroespacial) - Centro de Ciências Tecnológicas, Universidade Estadual do Maranhão, 2024. Disponível em:https://repositorio.uema.br/jspui/handle/123456789/5442https://repositorio.uema.br/jspui/handle/123456789/5442porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório da Universidade Estadual do Maranhão (UEMA)instname:Universidade Estadual do Maranhão (UEMA)instacron:UEMA2025-10-07T18:28:52Zoai:repositorio.uema.br:123456789/5442Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.uema.br/driverepositoriouema@gmail.comopendoar:2025-10-07T18:28:52Repositório da Universidade Estadual do Maranhão (UEMA) - Universidade Estadual do Maranhão (UEMA)false
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