Numerical analysis of deflagration initation by a hot jet

Numerical simulations of axisymmetric reactive jets with one-step Arrhenius kinetics are used to investigate the problem of deflagration initiation in a premixed fuel–air mixture by the sudden discharge of a hot jet of its adiabatic reaction products. For the moderately large values of the jet Reynolds number considered in the computations, chemical reaction is seen to occur initially in the thin mixing layer that separates the hot products from the cold reactants. This mixing layer is wrapped around by the starting vortex, thereby enhancing mixing at the jet head, which is followed by an annular mixing layer that trails behind, connecting the leading vortex with the orifice rim. A successful deflagration is seen to develop for values of the orifice radius larger than a critical value a c in the order of the flame thickness of the planar deflagration δL. Introduction of appropriate scales provides the dimensionless formulation of the problem, with flame initiation characterised in terms of a critical Damköhler number Δc=(a d/δL)2, whose parametric dependence is investigated. The numerical computations reveal that, while the jet Reynolds number exerts a limited influence on the criticality conditions, the effect of the reactant diffusivity on ignition is much more pronounced, with the value of Δc increasing significantly with increasing Lewis numbers. The reactant diffusivity affects also the way ignition takes place, so that for reactants with the flame develops as a result of ignition in the annular mixing layer surrounding the developing jet stem, whereas for highly diffusive reactants with Lewis numbers sufficiently smaller than unity combustion is initiated in the mixed core formed around the starting vortex. The analysis provides increased understanding of deflagration initiation processes, including the effects of differential diffusion, and points to the need for further investigations corporating detailed chemistry models for specific fuel–air mixtures.

Dynamics of thermal ignition of spray flames in mixing layers

Conditions are identified under which analyses of laminar mixing layers can shed light on aspects of turbulent spray combustion. With this in mind, laminar spray-combustion models are formulated for both non-premixed and partially premixed systems. The laminar mixing layer separating a hot-air stream from a monodisperse spray carried by either an inert gas or air is investigated numerically and analytically in an effort to increase understanding of the ignition process leading to stabilization of high-speed spray combustion. The problem is formulated in an Eulerian framework, with the conservation equations written in the boundary-layer approximation and with a one-step Arrhenius model adopted for the chemistry description. The numerical integrations unveil two different types of ignition behaviour depending on the fuel availability in the reaction kernel, which in turn depends on the rates of droplet vaporization and fuel-vapour diffusion. When sufficient fuel is available near the hot boundary, as occurs when the thermochemical properties of heptane are employed for the fuel in the integrations, combustion is established through a precipitous temperature increase at a well-defined thermal-runaway location, a phenomenon that is amenable to a theoretical analysis based on activation-energy asymptotics, presented here, following earlier ideas developed in describing unsteady gaseous ignition in mixing layers. By way of contrast, when the amount of fuel vapour reaching the hot boundary is small, as is observed in the computations employing the thermochemical properties of methanol, the incipient chemical reaction gives rise to a slowly developing lean deflagration that consumes the available fuel as it propagates across the mixing layer towards the spray. The flame structure that develops downstream from the ignition point depends on the fuel considered and also on the spray carrier gas, with fuel sprays carried by air displaying either a lean deflagration bounding a region of distributed reaction or a distinct double-flame structure with a rich premixed flame on the spray side and a diffusion flame on the air side. Results are calculated for the distributions of mixture fraction and scalar dissipation rate across the mixing layer that reveal complexities that serve to identify differences between spray-flamelet and gaseous-flamelet problems.

Comportamiento aerodinámico de barreras cortavientos 1

El trabajo presenta resultados de la exploración del campo de velocidades en estelas de distintos modelos de barreras porosas, con vistas a suposible utilización para proteger plantaciones o zonas habitadas de los efectos perniciosos del viento. Los ensayos se han hecho en túnel aerodinámico y, para las medidas, se ha utilizado un anemómetro de hilo caliente. Se ha medido: la velocidad media temporal, el nivel de turbulencia y, en algunos casos, el transporte turbulento y la inclinación del vector velocidad, en cuatro secciones distintas corriente abajo de cada barrera. El trabajo está dividido en ocho capítulos. En el primero se discute la posible utilidad de las barreras en agricultura. En el segundo se revisan ciertas características de las estelas turbulentas de diferentes obstáculos,con el fin de contrastar los resultados obtenidos con otros análogos. En el capítulo tercero se describen los métodos de medida. El cuarto presenta el grueso de los resultados, y los cuatro siguientes: la influencia del número de Reynolds, rugosidad del suelo, perfil del viento incidente y presencia de las paredes y techo del túnel, respectivamente. Los ensayos muestran que los perfiles de velocidades correspondientes a secciones situadas a cierta distancia de la barrera (mayor de seis a ocho veces la altura de ésta) se asemejan a los de un semichorro de baja velocidad que descarga paralelamente a una corriente más rápida. Los perfiles próximos y las condiciones iniciales del semichorro dependen de la configuración de la barrera. El modelo del semichorro equivalente permite calcular las características de la estela a distancias mayores que las que es posible reproducir en los experimentos. Por otra parte, sugiere ciertas modificaciones de la forma de la barrera para aumentar la longitud de la zona protegida del viento. La rugosidad del suelo y la existencia de perfiles de viento distintos del uniforme y más ajustados a la realidad, contribuyen a disminuir la longitud de la zona protegida. Esta observación está de acuerdo con los resultados de otros autores. Se observa que el nivel de turbulencia es muy sensible a las características geométricas de la barrera, lo que sugiere la posibilidad de controlar la capa límite sobre el terreno y, por tanto, el transporte de calor y masa en provecho de la productividad de cultivo. El trabajo que se presenta es parte de un programa más amplio, que tiene por objeto transmitir tecnología avanzada a ciertos dominios de interés para la agricultura y la industria.

Análisis de los procesos de innovación en las organizaciones de servicio: sectores comercio, salud y educación

La creciente importancia del sector servicios en la economía se refleja en términos del empleo, la participación en el producto interno bruto y el impacto en la calidad de vida de los habitantes. De la misma forma crece el interés por entender los procesos de innovación en las organizaciones de servicio. En este sentido, el objeto de este trabajo doctoral es desarrollar un modelo de análisis de los procesos de innovación en las organizaciones de servicio y verificar su aplicabilidad en los sectores comercio, educación y salud en Venezuela. Basado en las premisas de innovación propuesta para el ámbito de la red de valor centrada en el servicio, el modelo propuesto agrega las fases “liderar” y “co-operar” al modelo de innovación TEMAGUIDE (COTEC, 1999). El modelo ampliado de siete fases plantea un índice general y cinco índices específicos para medir el desarrollo de los procesos de innovación general, interna, externa, de actividades, de frecuencia según el tipo de innovación, y de uso de sistemas, técnicas y herramientas. Basado en el modelo se define una nueva trayectoria de innovación denominada “orientada a la red de valor centrada en el servicio” y un modo de innovación definido como cooperación general. La investigación es de tipo descriptivo con diseño no experimental transversal, basado en una extensa revisión teórica. El trabajo de campo se realizó a través de una encuesta que obtuvo respuesta de treinta (30) organizaciones. Los resultados de la prueba beta muestran la aplicabilidad, funcionalidad, uso y utilidad del instrumento utilizado. Los resultados sectoriales muestran un nivel de desarrollo de los procesos de innovación medio-bajo para el sector comercio, seguido por los sectores salud y educación. Las fases del proceso de innovación más desarrolladas son “co-operar” y “liderar”, mientras las menos desarrolladas son “focalizar” e “implantar”. Cuando se analizan los índices de innovación, se observa la relación entre el uso de sistemas, técnicas y herramientas, y el grado de desarrollo del proceso de innovación. Igualmente se observa que en la medida que los procesos internos de innovación son más desarrollados, mayor es la actividad de innovación externa, en cooperación con clientes, suplidores, y en menor medida con universidades y centros de investigación. La aplicación del modelo en conjunto con la técnica de análisis de conglomerado permitió determinar el grupo de organizaciones líderes y definir sus prácticas de innovación. Este grupo arrojó un nivel medio-alto de desarrollo, destacándose en la fase de “co-operar”, presenta una trayectoria de innovación denominada “orientada a la red de valor centrada en el servicio” y un modo de cooperación general. El modelo presentado permite a los gerentes definir áreas de mejora de su proceso de innovación y establecer un adecuado balance en el desarrollo de las actividades internas y externas, así como en el uso adecuado de herramientas y técnicas de innovación.

Spatial variability patterns of some Vertisol properties at a field scale using standardized data

Spatial variability of Vertisol properties is relevant for identifying those zones with physical degradation. In this sense, one has to face the problem of identifying the origin and distribution of spatial variability patterns. The objectives of the present work were (i) to quantify the spatial structure of different physical properties collected from a Vertisol, (ii) to search for potential correlations between different spatial patterns and (iii) to identify relevant components through multivariate spatial analysis. The study was conducted on a Vertisol (Typic Hapludert) dedicated to sugarcane (Saccharum officinarum L.) production during the last sixty years. We used six soil properties collected from a squared grid (225 points) (penetrometer resistance (PR), total porosity, fragmentation dimension (Df), vertical electrical conductivity (ECv), horizontal electrical conductivity (ECh) and soil water content (WC)). All the original data sets were z-transformed before geostatistical analysis. Three different types of semivariogram models were necessary for fitting individual experimental semivariograms. This suggests the different natures of spatial variability patterns. Soil water content rendered the largest nugget effect (C0 = 0.933) while soil total porosity showed the largest range of spatial correlation (A = 43.92 m). The bivariate geostatistical analysis also rendered significant cross-semivariance between different paired soil properties. However, four different semivariogram models were required in that case. This indicates an underlying co-regionalization between different soil properties, which is of interest for delineating management zones within sugarcane fields. Cross-semivariograms showed larger correlation ranges than individual, univariate, semivariograms (A ≥ 29 m). All the findings were supported by multivariate spatial analysis, which showed the influence of soil tillage operations, harvesting machinery and irrigation water distribution on the status of the investigated area.

Influencia de los estilos de vida físicamente activos y sedentarios en la percepción subjetiva de la salud y el bienestar de la juventud española

La presente comunicación se enmarca en un estudio financiado por el Consejo Superior de Deportes (CSD) (Ref. 007/UPB10/12). Uno de los objetivos específicos del estudio, en el que se basa la comunicación, es ampliar el conocimiento sobre la influencia de los estilos de vida físicamente activos y sedentarios en la percepción subjetiva de la salud y el bienestar de la juventud española.

Service innovation: Inward and outward related activities and cooperation mode

Knowledge of how customers co-create value, the way that suppliers and providers co-produce services, and how research and development centers and universities transfer technologies is becoming increasingly important to scholars' understanding of service innovation. This paper presents an analysis of the relationship between inward and outward innovation activities in service organizations and their modes of innovation, using network innovation premises and an extended innovation model. Empirical data from retail, health and education sector service organizations show the existence of a relationship between the degree of development of the inward innovation process and the degree of development of outward innovation activities. The majority of service organizations have innovation processes with an orientation toward customers and suppliers rather than other service network members, and leading service organizations follow a path that the literature defines as oriented toward the service value network. Findings lead to implications of how innovation managers could develop their internal innovation capacity to balance inward and outward activities properly.

In-situ and Ex-situ characterization of III-V semiconductor materials and solar cells upon 10 MEV proton irradiation

In this work we present the results and analysis of a 10 MeV proton irradiation experiment performed on III-V semiconductor materials and solar cells. A set of representative devices including lattice-matched InGaP/GaInAs/Ge triple junction solar cells and single junction GaAs and InGaP component solar cells and a Ge diode were irradiated for different doses. The devices were studied in-situ before and after each exposure at dark and 1 sun AM0 illumination conditions, using a solar simulator connected to the irradiation chamber through a borosilicate glass window. Ex-situ characterization techniques included dark and 1 sun AM0 illumination I-V measurements. Furthermore, numerical simulation of the devices using D-AMPS-1D code together with calculations based on the TRIM software were performed in order to gain physical insight on the experimental results. The experiment also included the proton irradiation of an unprocessed Ge solar cell structure as well as the irradiation of a bare Ge(100) substrate. Ex-situ material characterization, after radioactive deactivation of the samples, includes Raman spectroscopy and spectral reflectivity.

Sheath vaporization of a monodisperse fuel-spray jet

The group vaporization of a monodisperse fuel-spray jet discharging into a hot coflowing gaseous stream is investigated for steady flow by numerical and asymptotic methods with a two-continua formulation used for the description of the gas and liquid phases. The jet is assumed to be slender and laminar, as occurs when the Reynolds number is moderately large, so that the boundary-layer form of the conservation equations can be employed in the analysis. Two dimensionless parameters are found to control the flow structure, namely the spray dilution parameter 1, defined as the mass of liquid fuel per unit mass of gas in the spray stream, and the group vaporization parameter e, defined as the ratio of the characteristic time of spray evolution due to droplet vaporization to the characteristic diffusion time across the jet. It is observed that, for the small values of e often encountered in applications, vaporization occurs only in a thin layer separating the spray from the outer droplet-free stream. This regime of sheath vaporization, which is controlled by heat conduction, is amenable to a simplified asymptotic description, independent of ε,in which the location of the vaporization layer is determined numerically as a free boundary in a parabolic problem involving matching of the separate solutions in the external streams, with appropriate jump conditions obtained from analysis of the quasi-steady vaporization front. Separate consideration of dilute and dense sprays, corresponding, respectively, to the asymptotic limits λ<<1 and λ>>1, enables simplified descriptions to be obtained for the different flow variables, including explicit analytic expressions for the spray penetration distance.

Flammability conditions for ultra-lean hydrogen premixed combustion based on flame-ball analyses

It has been reasoned that the structures of strongly cellular flames in very lean mixtures approach an array of flame balls, each burning as if it were isolated, thereby indicating a connection between the critical conditions required for existence of steady flame balls and those necessary for occurrence of self-sustained premixed combustion. This is the starting assumption of the present study, in which structures of near-limit steady sphericosym-metrical flame balls are investigated with the objective of providing analytic expressions for critical combustion conditions in ultra-lean hydrogen-oxygen mixtures diluted with N2 and water vapor. If attention were restricted to planar premixed flames, then the lean-limit mole fraction of H2 would be found to be roughly ten percent, more than twice the observed flammability limits, thereby emphasizing the relevance of the flame-ball phenomena. Numerical integrations using detailed models for chemistry and radiation show that a onestep chemical-kinetic reduced mechanism based on steady-state assumptions for all chemical intermediates, together with a simple, optically thin approximation for water-vapor radiation, can be used to compute near-limit fuel-lean flame balls with excellent accuracy. The previously developed one-step reaction rate includes a crossover temperature that determines in the first approximation a chemical-kinetic lean limit below which combustión cannot occur, with critical conditions achieved when the diffusion-controlled radiation-free peak temperature, computed with account taken of hydrogen Soret diffusion, is equal to the crossover temperature. First-order corrections are found by activation-energy asymptotics in a solution that involves a near-field radiation-free zone surrounding a spherical flame sheet, together with a far-field radiation-conduction balance for the temperature profile. Different scalings are found depending on whether or not the surrounding atmosphere contains wáter vapor, leading to different analytic expressions for the critical conditions for flame-ball existence, which give results in very good agreement with those obtained by detailed numerical computations.

La evolución del récord del mundo de natación estilo libre individual masculino

Este trabajo pretende aportar algunos elementos a la historia de la natación, un campo concreto de la actividad humana en su aspecto físico. No es realmente historia, en el sentido científico del término, en cuanto que los aspectos analizados no han sido interpretados en sus causas mediatas, ni se han tenido en cuenta criterios sociológicos o económicos. La evolución de los récords de natación que aquí se recoge es primordialmente descriptiva. Sin embargo, la metodología seguida y los aspectos complementarios que se abordan bien pueden considerarse como datos auxiliares para una "historia total" de la natación mundial, aún por hacer. El capítulo 1 trata de las dificultades que se presentan en la delimitación del concepto de récord. En el capítulo 2 se recoge la evolución histórica del concepto de récord mundial en natación. El capítulo 3 analiza las dificultades metodológicas en el tratamiento de los datos. El capítulo 4 presenta una síntesis gráfica de la evolución de los récords mundiales, basada en el análisis de los parámetros previamente definidos. Se extraen algunas características generales que servirán para fijar los límites de una breve discusión de los resultados y presentar una serie de conclusiones, que se exponen en el capítulo 5. Se incluye un repertorio de apéndices, en los cuales se aclaran muchas cuestiones que se manejan ampliamente a lo largo del trabajo y en los que recojo asimismo una serie de agrupaciones de los récords mundiales que facilitan su estudio. Se presenta también un capítulo de bibliografía utilizada.

Fotones y neuronas: otras puertas de la percepción. Discurso del Acad��mico Excmo. Sr. D. José Antonio Martín Pereda leído en la sesión inaugural del año acad��mico 2014.

Discurso del Acad��mico Martín Pereda en la sesión inaugural del año acad��mico ante sus compañeros de la Real Academia de Ingeniería. En él, el autor esboza su interpretación de cómo nuestro cerebro interpreta algunas imágenes, y más en concreto las ilusiones visuales, cómo la Fotónica puede ayudarnos a interpretarlas y cómo su interpretación puede servirnos para entender algo de cómo funciona nuestro sistema visual. Quizás de todo ello podrán extraerse conceptos que ayuden a interpretar la realidad.

Océanos de bits, rutas de descubrimiento : discurso del acad��mico electo Excmo. Sr. D. Aníbal R. Figueiras Vidal, leído en el acto de su recepción pública el d��a 30 de mayo de 2000 y contestación del acad��mico Excmo. Sr. D. José Antonio Martín Pereda

Discurso del acad��mico Aníbal Figueiras ante la Real Academia de Ingeniería y la contestación de José Antonio Martín Pereda.

De churras y de merinas: ¿biodiversidad en la ingeniería? Discurso del Acad��mico electo Excmo. Sr. D. Roberto Fernández de Caleya y Álvarez, leído en el acto de recepción pública el d��a 30 de octubre de 2001 y contestación del acad��mico Excmo. Sr. D. José Antonio Martín Pereda

En esta obra se recoge el discurso que pronunció D. Roberto Fernández de Caleya al ser nombrado miembro de la Academia de Ingeniería y la contestación de Martín Pereda, donde recuerda y analiza la trayectoria vital y acad��mica del nuevo acad��mico.