Improving the accuracy of heat balance integral methods applied to thermal problems with time dependent boundary conditions

In this paper the two main drawbacks of the heat balance integral methods are examined. Firstly we investigate the choice of approximating function. For a standard polynomial form it is shown that combining the Heat Balance and Refined Integral methods to determine the power of the highest order term will either lead to the same, or more often, greatly improved accuracy on standard methods. Secondly we examine thermal problems with a time-dependent boundary condition. In doing so we develop a logarithmic approximating function. This new function allows us to model moving peaks in the temperature profile, a feature that previous heat balance methods cannot capture. If the boundary temperature varies so that at some time t & 0 it equals the far-field temperature, then standard methods predict that the temperature is everywhere at this constant value. The new method predicts the correct behaviour. It is also shown that this function provides even more accurate results, when coupled with the new CIM, than the polynomial profile. Analysis primarily focuses on a specified constant boundary temperature and is then extended to constant flux, Newton cooling and time dependent boundary conditions.

Engineering the thermal emission of macroporous silicon

Todos los cuerpos emiten luz espontaneamente al ser calentados. El espectro de radiacion es una funcion de la temperatura y el material. Sin embargo, la mayoria de los materiales irradia, en general, en una banda espectral amplia. Algunas matereiales, por el contrario, son capaces de concentrar la radiacion termica en una banda espectral mucho mas estrecha. Estos materiales se conocen como emisores selectivos y su uso tiene un profundo impacto en la eficiencia de sistemas sistemas tales como iluminacion y conversion de energia termofotovoltaica. De los emisores selectivos se espera que sean capaces de operar a altas temperaturas y que emitan en una banda espectral muy concisa. Uno de los metodos mas prometedores para controlar y disenar el espectro de emision termico es la utilizacion de cristales fotonicos. Los cristales fotonicos son estructuras periodicas artificiales capaces de controlar y confinar la luz de formas sin precedentes. Sin embargo, la produccion de dichas estructuras con grandes superficies y capaces de soportar altas temperaturas sigue siendo una dificil tarea. Este trabajo esta dedicada al estudio de las propiedades de emision termica de estructuras 3D de silicio macroporoso en el rango espectral mid-IR (2-30 m). En particular, este trabajo se enfoca en reducir la elevada emisividad del silicio cristalino. Las muestras estudiadas en este trabajo tienen una periodicidad de 4 m, lo que limitan los resultados obtenidos a la banda del infrarrojo medio, aunque estructuras mucho mas pequenas son tecnologicamente realizables con el metodo de fabricacion utilizado. Hemos demostrado que el silicio macroporoso 3D puede inhibir completamente la emision termica en su superficie. Mas aun, esta banda se puede ajustar en un amplio margen mediante pequenos cambios durante la formacion de los macroporos. Tambien hemos demostrado que tanto el ancho como la frecuencia de la banda de inhibicion se puede doblar mediante la aplicacion de tecnicas de postprocesado adecuadas. Finalmente hemos mostrado que es posible crear bandas de baja emisividad arbitrariamente anchas mediante estructuras macroporosas aperiodicas.

Thermal activation and ATP dependence of the cytoskeleton remodeling dynamics

The cytoskeleton (CSK) is a nonequilibrium polymer network that uses hydrolyzable sources of free energy such as adenosine triphosphate (ATP) to remodel its internal structure. As in inert nonequilibrium soft materials, CSK remodeling has been associated with structural rearrangements driven by energy-activated processes. We carry out particle tracking and traction microscopy measurements of alveolar epithelial cells at various temperatures and ATP concentrations. We provide the first experimental evidence that the remodeling dynamics of the CSK is driven by structural rearrangements over free-energy barriers induced by thermally activated forces mediated by ATP. The measured activation energy of these forces is ~40kBTr (kB being the Boltzmann constant and Tr being the room temperature). Our experiments provide clues to understand the analogy between the dynamics of the living CSK and that of inert nonequilibrium soft materials.

A time-domain method for the analysis of thermal impedance response preserving the convolution form

The study of the thermal behavior of complex packages as multichip modules (MCM¿s) is usually carried out by measuring the so-called thermal impedance response, that is: the transient temperature after a power step. From the analysis of this signal, the thermal frequency response can be estimated, and consequently, compact thermal models may be extracted. We present a method to obtain an estimate of the time constant distribution underlying the observed transient. The method is based on an iterative deconvolution that produces an approximation to the time constant spectrum while preserving a convenient convolution form. This method is applied to the obtained thermal response of a microstructure as analyzed by finite element method as well as to the measured thermal response of a transistor array integrated circuit (IC) in a SMD package.

Deriving the hard thermal loops of QCD from classical transport theory

Classical transport theory is employed to analyze the hot quark-gluon plasma at the leading order in the coupling constant. A condition on the (covariantly conserved) color current is obtained. From this condition, the generating functional of hard thermal loops with an arbitrary number of soft external bosonic legs can be derived. Our approach, besides being more direct than alternative ones, shows that hard thermal loops are essentially classical.

Inbreeding and thermal adaptation in Drosophila subobscura

Using a well-adapted Drosophila subobscura population (Avala, Serbia), a drastic experiment of inbreeding was carried out to assess whether the expected level of homozygosity could be reached or if other evolutionary forces affected the process. In general, no significant changes of inversion (or arrangement) frequencies were detected after 12 brother sister mating generations. Furthermore, no significant differences were obtained between observed and expected (under the inbreeding model) karyotypic frequencies. Thus, these results seemed to indicate that the main evolutionary factor in the experiment was inbreeding. However, in the G12 generation, complete chromosomal fixation was reached only in two out of the eight final inbred lines. In these lines, the chromosomal compositions were difficult to interpret, but they could be likely a consequence of adaptation to particular laboratory conditions (constant 18 °C, food, light period, etc.). Finally, in a second experiment, the inbred lines presented higher fertility at 18 °C than at 13 °C. Also, there was a significant line effect on fertility: inbred line number 6 (A1, J1, U1+2; U1+2+6, E8, and O3+4+7) presented the highest values, which maybe the result of an adaptation to laboratory conditions. Thus, the results obtained in our experiments reflect the adaptive potential of D. subobscura inversions.

Linear stochastic differential algebraic equations with constant coefficients

We consider linear stochastic differential-algebraic equations with constant coefficients and additive white noise. Due to the nature of this class of equations, the solution must be defined as a generalised process (in the sense of Dawson and Fernique). We provide sufficient conditions for the law of the variables of the solution process to be absolutely continuous with respect to Lebesgue measure.

Equilibrium play and best response to (Stated) beliefs in constant sum games

We report experimental results on one-shot two person 3x3 constant sum games played by non-economists without previous experience in the laboratory. Although strategically our games are very similar to previous experiments in which game theory predictions fail dramatically, 80% of actions taken in our experiment coincided with the prediction of the unique Nash equilibrium in pure strategies and 73% of actions were best responses to elicited beliefs. We argue how social preferences, presentation effects and belief elicitation procedures may influence how subjects play in simple but non trivial games and explain the diferences we observe with respect to previous work.

Thermal tests on the LISA pathfinder engineering model

Report for the scientific sojourn carried out at Albert Einstein Institut in Germany, from April to July 2006.

Thickening of phase change materials (PCM) to avoid segregation

Estudi elaborat a partir d’una estada a Çukurova University, Turquia, al juliol del 2006. L’emmagatzematge d’energia tèrmica ha atret interès en aplicacions tèrmiques com l’aigua calenta, la calefacció i l’aire condicionat. Aquests sistemes són útils per corregir la no coincidència entre la oferta i la demanda d’energia. Principalment hi ha dos tipus de sistemes d’emmagatzematge d’energia tèrmica, emmagatzematge amb calor sensible i amb calor latent. L’emmagatzematge amb calor latent és particularment atractiu degut a la seva habilitat de donar una densitat d’emmagatzematge d’energia més alt i la seva característica d’emmagatzemar calor a una temperatura constant corresponent a la temperatura de transició de fase de la substància emmagatzemadora de calor. Les salts hidratades orgàniques tenen certes avantatges com a materials d’emmagatzematge de calor latent sobre els materials orgànics. En canvi, quan les salts hidratades s’utilitzen com a materials de canvi de fase (PCM) apareixen alguns problemes en les aplicacions d’emmagatzematge de calor latent. Aquests són el subrefredament de les salts hidratades quan es congelen degut a les seves dèbils propietats de nucleació, i la separació de fase que hi apareix degut a una fusió incongruent. En aquest estudi, s’estabilitza sal de Glauber (Na2SO4.10H2O) amb diferents concentracions de poliacrilamida i gelatina per prevenir la fusió incongruent. Per prevenir el subrefredament s’utilitza un agent nucleant amb una estructura cristal•lina semblant a la de la sal de Glauber. La capacitat d’emmagatzematge de calor de les mostres de PCM estabilitzades amb diferents concentracions de gels polimèrics es determinen amb DCS i amb el mètode T-history.

Numerical simulation of combined heat transfer phenomena (conduction, convection, and radiation). Application to he optimisation of thermal systems

Thermal systems interchanging heat and mass by conduction, convection, radiation (solar and thermal ) occur in many engineering applications like energy storage by solar collectors, window glazing in buildings, refrigeration of plastic moulds, air handling units etc. Often these thermal systems are composed of various elements for example a building with wall, windows, rooms, etc. It would be of particular interest to have a modular thermal system which is formed by connecting different modules for the elements, flexibility to use and change models for individual elements, add or remove elements without changing the entire code. A numerical approach to handle the heat transfer and fluid flow in such systems helps in saving the full scale experiment time, cost and also aids optimisation of parameters of the system. In subsequent sections are presented a short summary of the work done until now on the orientation of the thesis in the field of numerical methods for heat transfer and fluid flow applications, the work in process and the future work.

Geometria integral i convexitat en espais de curvatura holomorfa constant

En aquest treball es tracten qüestions de la geometria integral clàssica a l'espai hiperbòlic i projectiu complex i a l'espai hermític estàndard, els anomenats espais de curvatura holomorfa constant. La geometria integral clàssica estudia, entre d'altres, l'expressió en termes geomètrics de la mesura de plans que tallen un domini convex fixat de l'espai euclidià. Aquesta expressió es dóna en termes de les integrals de curvatura mitja. Un dels resultats principals d'aquest treball expressa la mesura de plans complexos que tallen un domini fixat a l'espai hiperbòlic complex, en termes del que definim com volums intrínsecs hermítics, que generalitzen les integrals de curvatura mitja. Una altra de les preguntes que tracta la geometria integral clàssica és: donat un domini convex i l'espai de plans, com s'expressa la integral de la s-èssima integral de curvatura mitja del convex intersecció entre un pla i el convex fixat? A l'espai euclidià, a l'espai projectiu i hiperbòlic reals, aquesta integral correspon amb la s-èssima integral de curvatura mitja del convex inicial: se satisfà una propietat de reproductibitat, que no es té en els espais de curvatura holomorfa constant. En el treball donem l'expressió explícita de la integral de la curvatura mitja quan integrem sobre l'espai de plans complexos. L'expressem en termes de la integral de curvatura mitja del domini inicial i de la integral de la curvatura normal en una direcció especial: l'obtinguda en aplicar l'estructura complexa al vector normal. La motivació per estudiar els espais de curvatura holomorfa constant i, en particular, l'espai hiperbòlic complex, es troba en l'estudi del següent problema clàssic en geometria. Quin valor pren el quocient entre l'àrea i el perímetre per a successions de figures convexes del pla que creixen tendint a omplir-lo? Fins ara es coneixia el comportament d'aquest quocient en els espais de curvatura seccional negativa i que a l'espai hiperbòlic real les fites obtingudes són òptimes. Aquí provem que a l'espai hiperbòlic complex, les cotes generals no són òptimes i optimitzem la superior.

An approximate solution method for boundary layer flow of a power law fluid over a flat plate

The work in this paper deals with the development of momentum and thermal boundary layers when a power law fluid flows over a flat plate. At the plate we impose either constant temperature, constant flux or a Newton cooling condition. The problem is analysed using similarity solutions, integral momentum and energy equations and an approximation technique which is a form of the Heat Balance Integral Method. The fluid properties are assumed to be independent of temperature, hence the momentum equation uncouples from the thermal problem. We first derive the similarity equations for the velocity and present exact solutions for the case where the power law index n = 2. The similarity solutions are used to validate the new approximation method. This new technique is then applied to the thermal boundary layer, where a similarity solution can only be obtained for the case n = 1.

Expectativas del paciente y su correlación con la escala de Constant y el cuestionario de calidad de vida SF-36

El objetivo del estudio es la evaluación subjetiva del hombro a través del análisis de expectativas en el dolor, la funcionalidad, las actividades de la vida diaria y la fuerza que el paciente espera obtener tras el tratamiento de la patología del hombro, y posteriormente, evaluar la correlación de estos datos obtenidos con los resultados en la escala de Constant y en el SF- 36. La hipótesis que nos planteamos fue que las expectativas del paciente son independientes del estado funcional del hombro y de la percepción de la calidad de vida.

Variació segons edat i sexe del component força de l'escala de Constant de valoració de la funció de l’espatlla

Un dels instruments més utilitzats per a mesurar la funció de l’espatlla és el conegut com a Constant Score on una quarta part del valor total de la valoració funcional de l’espatlla correspon a la força d’aquesta regió anatòmica. En el disseny original del Constant Score no es tingueren en compte les possibles variacions dels valors normals de força en funció de l’edat o del sexe. Aquesta variació no ha estat mai correctament establerta. Aquest treball pretén establir l’existència de diferències en la força de l’espatlla entre diferents grups d’edat i entre sexes.