CFD modeling of two-phase boiling flows in the slug flow regime with an interface capturing technique

The objective of this thesis was to improve the commercial CFD software Ansys Fluent to obtain a tool able to perform accurate simulations of flow boiling in the slug flow regime. The achievement of a reliable numerical framework allows a better understanding of the bubble and flow dynamics induced by the evaporation and makes possible the prediction of the wall heat transfer trends. In order to save computational time, the flow is modeled with an axisymmetrical formulation. Vapor and liquid phases are treated as incompressible and in laminar flow. By means of a single fluid approach, the flow equations are written as for a single phase flow, but discontinuities at the interface and interfacial effects need to be accounted for and discretized properly. Ansys Fluent provides a Volume Of Fluid technique to advect the interface and to map the discontinuous fluid properties throughout the flow domain. The interfacial effects are dominant in the boiling slug flow and the accuracy of their estimation is fundamental for the reliability of the solver. Self-implemented functions, developed ad-hoc, are introduced within the numerical code to compute the surface tension force and the rates of mass and energy exchange at the interface related to the evaporation. Several validation benchmarks assess the better performances of the improved software. Various adiabatic configurations are simulated in order to test the capability of the numerical framework in modeling actual flows and the comparison with experimental results is very positive. The simulation of a single evaporating bubble underlines the dominant effect on the global heat transfer rate of the local transient heat convection in the liquid after the bubble transit. The simulation of multiple evaporating bubbles flowing in sequence shows that their mutual influence can strongly enhance the heat transfer coefficient, up to twice the single phase flow value.

Cell-free cryopreserved arterial allografts from multiorgan donors: a new strategy to fabricate artificial blood vessels suited for peripheral vascular surgery

Critical lower limb ischemia is a severe disease. A common approach is infrainguinal bypass. Synthetic vascular prosthesis, are good conduits in high-flow low-resistance conditions but have difficulty in their performance as small diameter vessel grafts. A new approach is the use of native decellularized vascular tissues. Cell-free vessels are expected to have improved biocompatibility when compared to synthetic and are optimal natural 3D matrix templates for driving stem cell growth and tissue assembly in vivo. Decellularization of tissues represent a promising field for regenerative medicine, with the aim to develop a methodology to obtain small-diameter allografts to be used as a natural scaffold suited for in vivo cell growth and pseudo-tissue assembly, eliminating failure caused from immune response activation. Material and methods. Umbilical cord-derived mesenchymal cells isolated from human umbilical cord tissue were expanded in advanced DMEM. Immunofluorescence and molecular characterization revealed a stem cell profile. A non-enzymatic protocol, that associate hypotonic shock and low-concentration ionic detergent, was used to decellularize vessel segments. Cells were seeded cell-free scaffolds using a compound of fibrin and thrombin and incubated in DMEM, after 4 days of static culture they were placed for 2 weeks in a flow-bioreactor, mimicking the cardiovascular pulsatile flow. After dynamic culture, samples were processed for histological, biochemical and ultrastructural analysis. Discussion. Histology showed that the dynamic culture cells initiate to penetrate the extracellular matrix scaffold and to produce components of the ECM, as collagen fibres. Sirius Red staining showed layers of immature collagen type III and ultrastructural analysis revealed 30 nm thick collagen fibres, presumably corresponding to the immature collagen. These data confirm the ability of cord-derived cells to adhere and penetrate a natural decellularized tissue and to start to assembly into new tissue. This achievement makes natural 3D matrix templates prospectively valuable candidates for clinical bypass procedures

Strategie di personalizzazione della terapia di resincronizzazione cardiaca

Solo il 60% dei candidati alla resincronizzazione cardiaca risponde in termini di rimodellamento ventricolare inverso che è il più forte predittore di riduzione della mortalità e delle ospedalizzazioni. Due cause possibili della mancata risposta sono la programmazione del dispositivo e i limiti dell’ approccio transvenoso. Nel corso degli anni di dottorato ho effettuato tre studi per ridurre il numero di non responder. Il primo studio valuta il ritardo interventricolare. Al fine di ottimizzare le risorse e fornire un reale beneficio per il paziente ho ricercato la presenza di predittori di ritardo interventricolare diverso dal simultaneo, impostato nella programmazione di base. L'unico predittore è risultato essere l’ intervallo QRS> 160 ms, quindi ho proposto una flow chart per ottimizzare solo i pazienti che avranno nella programmazione ottimale un intervallo interventricolare non simultaneo. Il secondo lavoro valuta la fissazione attiva del ventricolo sinistro con stent. I dislocamenti, la soglia alta di stimolazione del miocardio e la stimolazione del nervo frenico sono tre problematiche che limitano la stimolazione biventricolare. Abbiamo analizzato più di 200 angiografie per vedere le condizioni anatomiche predisponenti la dislocazione del catetere. Prospetticamente abbiamo deciso di utilizzare uno stent per fissare attivamente il catetere ventricolare sinistro in tutti i pazienti che presentavano le caratteristiche anatomiche favorenti la dislocazione. Non ci sono più state dislocazioni, c’è stata una migliore risposta in termini di rimodellamento ventricolare inverso e non ci sono state modifiche dei parametri elettrici del catetere. Il terzo lavoro ha valutato sicurezza ed efficacia della stimolazione endoventricolare sinistra. Abbiamo impiantato 26 pazienti giudicati non responder alla terapia di resincronizzazione cardiaca. La procedura è risultata sicura, il rischio di complicanze è simile alla stimolazione biventricolare classica, ed efficace nell’arrestare la disfunzione ventricolare sinistra e / o migliorare gli effetti clinici in un follow-up medio.

Digital marketing: le nuove opportunità di business per le aziende nell'era del web 2.0

L’elaborato ha lo scopo di presentare le nuove opportunità di business offerte dal Web. Il rivoluzionario cambiamento che la pervasività della Rete e tutte le attività correlate stanno portando, ha posto le aziende davanti ad un diverso modo di relazionarsi con i propri consumatori, che sono sempre più informati, consapevoli ed esigenti, e con la concorrenza. La sfida da accettare per rimanere competitivi sul mercato è significativa e il mutamento in rapido sviluppo: gli aspetti che contraddistinguono questo nuovo paradigma digitale sono, infatti, velocità, mutevolezza, ma al tempo stesso misurabilità, ponderabilità, previsione. Grazie agli strumenti tecnologici a disposizione e alle dinamiche proprie dei diversi spazi web (siti, social network, blog, forum) è possibile tracciare più facilmente, rispetto al passato, l’impatto di iniziative, lanci di prodotto, promozioni e pubblicità, misurandone il ritorno sull’investimento, oltre che la percezione dell’utente finale. Un approccio datacentrico al marketing, attraverso analisi di monitoraggio della rete, permette quindi al brand investimenti più mirati e ponderati sulla base di stime e previsioni. Tra le più significative strategie di marketing digitale sono citate: social advertising, keyword advertising, digital PR, social media, email marketing e molte altre. Sono riportate anche due case history: una come ottimo esempio di co-creation in cui il brand ha coinvolto direttamente il pubblico nel processo di produzione del prodotto, affidando ai fan della Pagina Facebook ufficiale la scelta dei gusti degli yogurt da mettere in vendita. La seconda, caso internazionale di lead generation, ha permesso al brand di misurare la conversione dei visitatori del sito (previa compilazione di popin) in reali acquirenti, collegando i dati di traffico del sito a quelli delle vendite. Esempio di come online e offline comunichino strettamente.

Effetti della viscoelasticità sulla misura dell’energia di adesione tra film di polietilene

Lo stretch film è una diffusa applicazione per imballaggio dei film in polietilene (PE), utilizzato per proteggere diversi prodotti di vari dimensioni e pesi. Una caratteristica fondamentale del film è la sua proprietà adesiva in virtù della quale il film può essere facilmente chiuso su se stesso. Tipicamente vengono scelti gradi lineari a bassa densità (LLDPE) con valori relativamente bassi di densità a causa delle loro buone prestazioni. Il mercato basa la scelta del materiale adesivo per tentativi piuttosto che in base alla conoscenza delle caratteristiche strutturali ottimali per l’applicazione. Come per i pressure sensitive adhesives, le proprietà adesive di film stretch in PE possono essere misurati mediante "peel testing". Esistono molti metodi standard internazionali ma i risultati di tali prove sono fortemente dipendenti dalla geometria di prova, sulla possibile deformazione plastica che si verificano nel peel arm(s), e la velocità e temperatura. Lo scopo del presente lavoro è quello di misurare l'energia di adesione Gc di film stretch di PE, su se stessi e su substrati diversi, sfruttando l'interpretazione della meccanica della frattura per tener conto dell'elevata flessibilità e deformabilità di tali film. Quindi, la dipendenza velocità/temperatura di Gc sarà studiata con riferimento diretto al comportamento viscoelastico lineare dei materiali utilizzati negli strati adesivi, per esplorare le relazioni struttura-proprietà che possono mettere in luce i meccanismi molecolari coinvolti nei processi di adesione e distacco. Nella presente caso, l’adesivo non è direttamente disponibile come materiale separato che può essere messo tra due superfici di prova e misurato per la determinazione delle sue proprietà. Il presupposto principale è che una parte, o fase, della complessa struttura semi-cristallina del PE possa funzionare come adesivo, e un importante risultato di questo studio può essere una migliore identificazione e caratterizzazione di questo "fase adesiva".

Controlled reproduction in Anguilla anguilla (L.): advanced studies on broodstock management, spawning techniques and system design for artificial seed production.

The thesis aims to expose the advances achieved in the practices of captive breeding of the European eel (Anguilla anguilla). Aspects investigated concern both approaches livestock (breeding selection, response to hormonal stimulation, reproductive performance, incubation of eggs) and physiological aspects (endocrine plasma profiles of players), as well as engineering aspects. Studies conducted on various populations of wild eel have shown that the main determining factor in the selection of wild females destined to captive breeding must be the Silver Index which may determine the stage of pubertal development. The hormonal induction protocol adopted, with increasing doses of carp pituitary extract, it has proven useful to ovarian development, with a synchronization effect that is positively reflected on egg production. The studies on the effects of photoperiod show how the condition of total darkness can positively influence practices of reproductions in captivity. The effects of photoperiod were also investigated at the physiological level, observing the plasma levels of steroids ( E2, T) and thyroid hormones (T3 and T4) and the expression in the liver of vitellogenin (vtg1 and vtg2) and estradiol membrane receptor (ESR1). From the comparison between spontaneous deposition and insemination techniques through the stripping is inferred as the first ports to a better qualitative and quantitative yield in the production of eggs capable of being fertilized, also the presence of a percentage of oocytes completely transparent can be used to obtain eggs at a good rate of fertility. Finally, the design and implementation of a system for recirculating aquaculture suited to meet the needs of species-specific eel showed how to improve the reproductive results, it would be preferable to adopt low-flow and low density incubation.

Analisi dei fattori che influenzano la crescita delle arterie polmonari nei pazienti con cuore funzionalmente univentricolare sottoposti ad anastomosi cavo-polmonare bidirezionale

La BCPA e’ ormai utilizzata routinariamente come stadio intermedio della palliazione di Fontan nel trattamento dei cuori funzionalmente univentricolari e si conferma intervento a ridotta mortalità e morbilità. La crescita delle arterie polmonari dopo BCPA è abbastanza variabile ed imprevedibile, le dimensioni indicizzate dei rami principali sembrano tendenzialmente ridotte, tranne quelle dell’arteria lobare inferiore destra, la quale beneficerebbe del flusso preferenziale della BCPA. Proprio i pazienti con arterie polmonari più piccole mostrerebbero un maggior incremento di dimensioni delle stesse dopo BPCA. Il ruolo ed i vantaggi del flusso accessorio nella BCPA sono ancora da definire; tuttavia sembrerebbe offrire vantaggi in termini di crescita delle arterie polmonari, soprattutto il ramo lobare sinistro, e di miglior outcome dopo TCPC.

La Polizza di Carico nell'era della Blockchain

Da anni si assiste ad una continua e incessante evoluzione del settore marittimo, nel tentativo costante di introdurre nuove tecnologie per migliorare i servizi offerti, con l’obiettivo di accelerare la velocità degli scambi commerciali e ridurre i costi delle operazioni. Nell’intento di offrire un’assistenza all’avanguardia ed in tempi ridotti, particolare importanza hanno avuto le evoluzioni in tema di Polizza di Carico. La Polizza di Carico o Bill of Lading (B/L) è il principale documento utilizzato nel trasporto marittimo a livello internazionale caratterizzandosi come ricevuta di carico, titolo rappresentativo di merce e prova del contratto di trasporto. Dagli anni Ottanta del secolo scorso, diversi sono stati i tentativi di sviluppare una polizza di carico elettronica che presenti le stesse funzionalità di quella cartacea al fine di ovviare agli inconvenienti del documento tradizionale garantendone, al tempo stesso, la medesima sicurezza ed efficacia. Di recente, il progresso scientifico e l’innovazione digitale, hanno contribuito all’introduzione nel settore dello shipping di una polizza di carico basata sulla Blockchain. Nonostante sia indubbio che tale tecnologia possa garantire molteplici vantaggi, il reale utilizzo di una Blockchain Bill of Lading risulta, a tuttora, un’ipotesi in piena evoluzione.

Protezione cerebrale nella chirurgia dell'arco aortico

Negli ultimi decenni, l’outcome dei pazienti sottoposti a chirurgia dell’aorta toracica è migliorato grazie ai progressi ottenuti nella gestione della circolazione extracorporea, della protezione miocardica e cerebrale e del monitoraggio intra- e postoperatorio dei pazienti. Malgrado questo però, la chirurgia dell’arco aortico è ancora gravata da una significativa mortalità e morbilità dovute principalmente alle complicanze neurologiche conseguenti all’interruzione temporanea della circolazione cerebrale. Nel presente studio sono stati analizzati 364 pazienti trattati per sostituzione dell’arco aortico con l’ausilio della perfusione cerebrale selettiva anterograda, presso l’Unità Operativa di Cardiochirurgia dell’Ospedale di Sant’Orsola di Bologna dal 1° gennaio 2015 al 31 maggio 2020.Le disfunzioni neurologiche permanenti sono state diagnosticate in 33 dei 364 pazienti (9.1%) operati, utilizzando la perfusione cerebrale selettiva anterograda come tecnica di perfusione cerebrale. Pertanto abbiamo confrontato due gruppi di pazienti: un gruppo di 33 pazienti con deficit permanenti con il resto dei pazienti (331) che non aveva alcun deficit. Tra le variabili intraoperatorie, i tipi di cannulazione arteriosa, in particolare la cannulazione dell’arteria femorale (109 [32.9%] vs 17 [51.5%], p-value=0.032) e dell’aorta ascendente (56 [16.9%] vs 0, p-value=0.010), presentano delle differenze statisticamente significative tra i due gruppi. Per quanto riguarda la perfusione cerebrale selettiva anterograda, i valori del flusso medio (899.63 ± 214.12 vs 952.52 ± 160.72, p-value=0.051) presentano una differenza statisticamente significativa tra i due campioni. All’analisi multivariata, la dissezione aortica di tipo A (p = 0.010), la cannulazione femorale (p = 0.033) e l’arresto di circolo totale (p = 0.046) si confermano dei fattori di rischio statisticamente significativi per l’insorgenza di disfunzioni neurologiche permanenti

Effetto antinfiammatorio del trattamento emodialitico in pazienti con malattia renale cronica allo stadio terminale e COVID-19: confronto fra due filtri dializzatori (ATA vs PMMA)

Background I filtri dializzatori ad alto flusso potrebbero mitigare la “tempesta citochinica" nell'infezione da Sars-COV-2, ma il loro impatto nei pazienti in dialisi cronica non è accertato. Lo scopo delle studio è valutare l’effetto del filtro in triacetato asimmetrico di cellulosa (ATA) e in polimetilmetacrilato (PMMA) sui marcatori infiammatori in pazienti in dialisi cronica affetti da SARS-CoV-2. Metodi Si tratta di uno studio prospettico osservazionale su pazienti in trattamento emodialitico cronicp con COVID-19 arruolati da marzo 2020 a Maggio 2021.Le variabili cliniche, la conta leucocitaria, la IL-6, la proteina C-reattiva (PCR), la procalcitonina (PCT) e la ferritina sono state determinate al basale. I valori ematici di PCR, PCT, e IL-6 sono stati determinati pre e post-dialisi per ogni seduta effettuata (i valori ottenuti sono stati corretti per ’emoconcentrazione). I pazienti sono stati trattati con emodiafiltrazione online con un filtro ad alto flusso in PMMA o ATA. L’end-point primario è stato valutare l’effetto dei due filtri sulle molecole infiammatorie, in particolare sulla reduction ratio (RR) della IL-6. Risultati Dei 74 pazienti arruolati, 48 sono trati trattati con filtro ATA e 26 con filtro PMMA (420 vs 191 sedute dialitiche). La RR percentuale mediana della IL-6 è risultata maggiore nel gruppo ATA (17,08% IQR -9,0 - 40.0 vs 2,95% IQR -34,63 – 27,32. Anche le RR percentuale di PCR e PCT sono state maggiori nel gruppo ATA. La regressione logistica multipla avente come variabile dipendente una IL-6RR maggiore del 25%, ha mostrato che ATA determinava una maggiore probabilità di raggiungere l’outcome dopo correzione per i parametri infiammatori pre-dialisi (OR 1,721 95% CI 1,176 – 2,538 p=0,0056). Al contrario una PCR elevata riduceva la probabilità di ottenere una IL-6RR significativa (OR 0,9101 95% CI 0,868 – 0,949, p<0.0001). Conclusioni Nella nostra popolazione il filtro ATA ha mostrato un migliore profilo antiinfiammatorio.

Applicazioni tecnologiche e nuovi metodi di valutazione della performance negli sport acquatici

Nello sport di alto livello l’uso della tecnologia ha raggiunto un ruolo di notevole importanza per l’analisi e la valutazione della prestazione. Negli ultimi anni sono emerse nuove tecnologie e sono migliorate quelle pre-esistenti (i.e. accelerometri, giroscopi e software per l’analisi video) in termini di campionamento, acquisizione dati, dimensione dei sensori che ha permesso la loro “indossabilità” e l’inserimento degli stessi all’interno degli attrezzi sportivi. La tecnologia è sempre stata al servizio degli atleti come strumento di supporto per raggiungere l’apice dei risultati sportivi. Per questo motivo la valutazione funzionale dell’atleta associata all’uso di tecnologie si pone lo scopo di valutare i miglioramenti degli atleti misurando la condizione fisica e/o la competenza tecnica di una determinata disciplina sportiva. L’obiettivo di questa tesi è studiare l’utilizzo delle applicazioni tecnologiche e individuare nuovi metodi di valutazione della performance in alcuni sport acquatici. La prima parte (capitoli 1-5), si concentra sulla tecnologia prototipale chiamata E-kayak e le varie applicazioni nel kayak di velocità. In questi lavori è stata verificata l’attendibilità dei dati forniti dal sistema E-kayak con i sistemi presenti in letteratura. Inoltre, sono stati indagati nuovi parametri utili a comprendere il modello di prestazione del paddler. La seconda parte (capitolo 6), si riferisce all’analisi cinematica della spinta verticale del pallanuotista, attraverso l’utilizzo della video analisi 2D, per l’individuazione delle relazioni Forza-velocità e Potenza-velocità direttamente in acqua. Questo studio pilota, potrà fornire indicazioni utili al monitoraggio e condizionamento di forza e potenza da svolgere direttamente in acqua. Infine la terza parte (capitoli 7-8), si focalizza sull’individuazione della sequenza di Fibonacci (sequenza divina) nel nuoto a stile libero e a farfalla. I risultati di questi studi suggeriscono che il ritmo di nuotata tenuto durante le medie/lunghe distanze gioca un ruolo chiave. Inoltre, il livello di autosomiglianza (self-similarity) aumenta con la tecnica del nuoto.

Relazione tra carica virale, reazione immunitaria dell'ospite, microbiota e decorso clinico della bronchiolite acuta nei bambini con età inferiore ai 12 mesi (RMB2018)

Il principale motivo di ospedalizzazione del lattante è la bronchiolite acuta, causata in primis dal Virus Respiratorio Sinciziale (VRS). In questo ambito appaiono controversi i risultati in letteratura riguardo: carica del VRS, risposta immunitaria ed infiammatoria dell’ospite, microbiota del paziente (durante l’infezione e per successivo sviluppo di wheezing e asma). In questo studio di coorte prospettico monocentrico vengono arruolati lattanti peraltro sani ricoverati per primo episodio di bronchiolite acuta, da VRS o da altro agente, per valutare primariamente la relazione tra decorso clinico e carica del VRS, secondariamente l’associazione con specifiche composizioni e modifiche nel tempo del microbiota nasofaringeo ed intestinale durante la fase acuta e nel lungo termine in relazione a sviluppo di wheezing ricorrente. Nello studio sono stati arruolati finora 89 pazienti, di cui 68 con bronchiolite da VRS (76.4%), con analisi della carica virale su 41 lattanti (60.3%) e del microbiota su 20 (29.4%). L’analisi della carica del VRS non ha riscontrato associazione tra outcome di severità clinica quali necessità e durata di ossigenoterapia, nonché durata di ricovero. La presenza di trend di associazione tra carica virale all’ingresso e picco del VRS-RNA con necessità di ossigenoterapia ad alto flusso (HFNC) e l’associazione significativa di clearance di VRS con HFNC (p = 0.03) suggeriscono che la carica virale potrebbe influenzare la severità della bronchiolite da VRS. Le analisi del microbiota evidenziano numerosi genera mai descritti finora in letteratura a nostra conoscenza (es. Alloiococcus e Leptotrichia su aspirato, nonché tutti i dati emersi dallo studio della saliva, prima volta in letteratura) ed un generale aumento della diversity a 6 mesi dalla dimissione. Occorrerà completare l’analisi della carica del VRS con quella del sistema infiammatorio dell’ospite, nonché studiare il microbiota sui campioni del follow-up a lungo termine per la verifica di eventuali associazioni con sviluppo di wheezing e asma.