RESUMO Uma formulação recentemente desenvolvida para o problema de difusão anômala, a qual emprega um termo diferencial de quarta ordem, apresentou em determinadas situações observadas na literatura valores fisicamente irreais em sua solução. Neste trabalho é realizado um estudo do efeito coeficiente de difusão secundária visando contribuir para o entendimento do comportamento das soluções nessas situações. É implementada uma função para representar a variação da parcela sujeita a difusão primária e secundária, de acordo com a quantidade da propriedade em difusão. É apresentada a formulação para a solução desse novo modelo pelo Método de Diferenças Finitas. Os resultados obtidos são compatíveis com aqueles apresentados em trabalhos anteriores na literatura.

ABSTRACT A recent formulation for anomalous diffusion problems, which envolves a fourth-order differential term, has presented negative values in its solution for certain cases. This paper presents a study of the effect of secondary diffusion coefficient in order to contribute with the understanding of the solutions behavior in these situations. A function was implemented to represent the variation in the parcel subject to primary and secondary diffusion, according to the amount of the property in diffusion. The formulation for the solution of this new model by the Finite Difference Method is presented. The results obtained are compatible with those presented in previous works in the literature.

RESUMO Este artigo apresenta a metodologia para a solução de um problema de advecção e difusão bimodal unidimensional utilizando o Método de Diferenças Finitas. Além do termo de transporte advectivo e da difusão primária (que corresponde ao fluxo de Fick), a equação da difusão bimodal inclui um termo relativo à um fluxo secundário que é modelado por um termo diferencial de quarta ordem. O problema foi analisado para diferentes condições iniciais e de contorno, sendo os resultados compatíveis com os apresentados em trabalhos anteriores da literatura.

ABSTRACT This paper presents a methodology for the solution of a bimodal advection and diffusion problem using the Finite Differences Method. In addition to the advective transport term and primary diffusion (which corresponds to the Fick’s flux), the bimodal diffusion equation includes a term relative to a secondary flow that is modeled by a fourth order differential term. The problem was analyzed for different initial and boundary conditions and the results are compatible with those presented in previous studies in the literature.

In the present work the inverse problem of simultaneous heat and mass transfer modeled by Luikov equations is studied using a hybrid combination of the Levenberg-Marquardt (LM), Simulated Annealing (SA) and Artificial Neural Network (ANN) methods. The direct and inverse problems are described, formulated and solved. After the use of an experiment design technique, the hybrid combination ANN-LM-SA yielded good estimates for the heat and mass transfer problem of interest. The proper choice of the set of parameters to be estimated allowed the design of an experiment with higher sensitivity coefficients. One ANN was used to generate the initial guess for the LM, another one to approximate the gradient needed by LM, and, finally, the global minimum was searched using the SA. The experimental data considered in the inverse problem was generated using the solution for the direct problem with the addition of noise.