Lattice Boltzmann Modeling of Fluid Flow and Solute Transport in Karst Aquifers

A novel modeling approach is applied to karst hydrology. Long-standing problems in karst hydrology and solute transport are addressed using Lattice Boltzmann methods (LBMs). These methods contrast with other modeling approaches that have been applied to karst hydrology. The motivation of this dissertation is to develop new computational models for solving ground water hydraulics and transport problems in karst aquifers, which are widespread around the globe. This research tests the viability of the LBM as a robust alternative numerical technique for solving large-scale hydrological problems. The LB models applied in this research are briefly reviewed and there is a discussion of implementation issues. The dissertation focuses on testing the LB models. The LBM is tested for two different types of inlet boundary conditions for solute transport in finite and effectively semi-infinite domains. The LBM solutions are verified against analytical solutions. Zero-diffusion transport and Taylor dispersion in slits are also simulated and compared against analytical solutions. These results demonstrate the LBM’s flexibility as a solute transport solver. The LBM is applied to simulate solute transport and fluid flow in porous media traversed by larger conduits. A LBM-based macroscopic flow solver (Darcy’s law-based) is linked with an anisotropic dispersion solver. Spatial breakthrough curves in one and two dimensions are fitted against the available analytical solutions. This provides a steady flow model with capabilities routinely found in ground water flow and transport models (e.g., the combination of MODFLOW and MT3D). However the new LBM-based model retains the ability to solve inertial flows that are characteristic of karst aquifer conduits. Transient flows in a confined aquifer are solved using two different LBM approaches. The analogy between Fick’s second law (diffusion equation) and the transient ground water flow equation is used to solve the transient head distribution. An altered-velocity flow solver with source/sink term is applied to simulate a drawdown curve. Hydraulic parameters like transmissivity and storage coefficient are linked with LB parameters. These capabilities complete the LBM’s effective treatment of the types of processes that are simulated by standard ground water models. The LB model is verified against field data for drawdown in a confined aquifer.

Luoghi geometrici e curve celebri

Scopo di questo elaborato è affrontare lo studio di luoghi geometrici piani partendo dagli esempi più semplici che gli studenti incontrano nel loro percorso scolastico, per poi passare a studiare alcune curve celebri che sono definite come luoghi geometrici. Le curve nell'elaborato vengono disegnate con l'ausilio di Geogebra, con il quale sono state preparate delle animazioni da mostrare agli studenti. Di alcuni luoghi si forniscono dapprima le equazioni parametriche e successivamente, attraverso il teorema di eliminazione e il software Singular, viene ricavata l'equazione cartesiana.

Bilingual Advantage in Executive Functioning: P-Curve Meta-Analysis

Other

Catalyst screening: Refinement of the origin of the volcano curve and its implication in heterogeneous catalysis

Understanding the overall catalytic activity trend for rational catalyst design is one of the core goals in heterogeneous catalysis. In the past two decades, the development of density functional theory (DFT) and surface kinetics make it feasible to theoretically evaluate and predict the catalytic activity variation of catalysts within a descriptor-based framework. Thereinto, the concept of the volcano curve, which reveals the general activity trend, usually constitutes the basic foundation of catalyst screening. However, although it is a widely accepted concept in heterogeneous catalysis, its origin lacks a clear physical picture and definite interpretation. Herein, starting with a brief review of the development of the catalyst screening framework, we use a two-step kinetic model to refine and clarify the origin of the volcano curve with a full analytical analysis by integrating the surface kinetics and the results of first-principles calculations. It is mathematically demonstrated that the volcano curve is an essential property in catalysis, which results from the self-poisoning effect accompanying the catalytic adsorption process. Specifically, when adsorption is strong, it is the rapid decrease of surface free sites rather than the augmentation of energy barriers that inhibits the overall reaction rate and results in the volcano curve. Some interesting points and implications in assisting catalyst screening are also discussed based on the kinetic derivation. Moreover, recent applications of the volcano curve for catalyst design in two important photoelectrocatalytic processes (the hydrogen evolution reaction and dye-sensitized solar cells) are also briefly discussed.

Molteplicità dell'intersezione di curve algebriche piane

La tesi si prefigge di definire la molteplicità dell’intersezione tra due curve algebriche piane. La trattazione sarà sviluppata in termini algebrici, per mezzo dello studio degli anelli locali. In seguito, saranno discusse alcune proprietà e sarà proposto qualche esempio di calcolo. Nel terzo capitolo, l’interesse volgerà all’intersezione tra una varietà e un’ipersuperficie di uno spazio proiettivo n-dimensionale. Verrà definita un’ulteriore di molteplicità dell’intersezione, che costituirà una generalizzazione di quella menzionata nei primi due capitoli. A partire da questa definizione, sarà possibile enunciare una versione estesa del Teorema di Bezout. L’ultimo capitolo focalizza l’attenzione nuovamente sulle curve piane, con l’intento di studiarne la topologia in un intorno di un punto singolare. Si introduce, in particolare, l’importante nozione di link di un punto singolare.

Classificazione delle curve ellittiche viste come curve algebriche piane

Nel presente lavoro è affrontato lo studio delle curve ellittiche viste come curve algebriche piane, più precisamente come cubiche lisce nel piano proiettivo complesso. Dopo aver introdotto nella prima parte le nozioni di Superfici compatte e orientabili e curve algebriche, tramite il teorema di classificazione delle Superfici compatte, se ne fornisce una preliminare classificazione basata sul genere della superficie e della curva, rispettivamente. Da qui, segue la definizione di curve ellittiche e uno studio più dettagliato delle loro pricipali proprietà, quali la possibilità di definirle tramite un'equazione affine nota come equazione di Weierstrass e la loro struttura intrinseca di gruppo abeliano. Si fornisce quindi un'ulteriore classificazione delle cubiche lisce, totalmente differente da quella precedente, che si basa invece sul modulo della cubica, invariante per trasformazioni proiettive. Infine, si considera un aspetto computazionale delle curve ellittiche, ovvero la loro applicazione nel campo della Crittografia. Grazie alla struttura che esse assumono sui campi finiti, sotto opportune ipotesi, i crittosistemi a chiave pubblica basati sul problema del logaritmo discreto definiti sulle curve ellittiche, a parità di sicurezza rispetto ai crittosistemi classici, permettono l'utilizzo di chiavi più corte, e quindi meno costose computazionalmente. Si forniscono quindi le definizioni di problema del logaritmo discreto classico e sulle curve ellittiche, ed alcuni esempi di algoritmi crittografici classici definiti su quest'ultime.

Algoritmi per il calcolo parametrico delle curve a "V" e delle curve di "Capability" delle macchine sincrone

Nell'elaborato, dopo una breve descrizione di come vengono suddivise le macchine elettriche a seconda che vi siano o meno parti in movimento al loro interno, vengono esaminati inizialmente gli aspetti teorici che riguardano le macchine sincrone a poli lisci ed a poli salienti prendendo in esame anche quelli che sono i provvedimenti necessari a ridurre il contributo dei campi armonici di ordine superiore. Per questo tipo di macchine, spesso utilizzate in centrale per la pruduzione dell'energia elettrica, risultano di fondamentale importanza le curve a "V" e le curve di "Capability". Esse sono strumenti che permettono di valutare le prestazioni di tali macchine una volta che siano noti i dati di targa delle stesse. Lo scopo della tesi è pertanto quello di sviluppare un software in ambiente Matlab che permetta il calcolo automatico e parametrico di tali curve al fine di poter ottimizzare la scelta di una macchina a seconda delle esigenze. Nel corso dell'eleaborato vengono altresì proposti dei confronti su come varino tali curve, e pertanto i limiti di funzionamento ad esse associati, al variare di alcuni parametri fondamentali come il fattore di potenza, la reattanza sincrona o, nel caso di macchine a poli salienti, il rapporto di riluttanza. Le curve di cui sopra sono state costruite a partire da considerazioni fatte sul diagramma di Behn-Eschemburg per le macchine isotrope o sul diagramma di Arnold e Blondel per le macchine anisotrope.

Effetto di olio essenziale di Satureja Montana ed estratto di Cotinus coggygria sulle curve di morte termica di Listeria monocytogenes e Saccharomyces cerevisiae

Negli ultimi anni, è aumentato notevolmente l'interesse per piante e prodotti vegetali, e composti da essi derivati od estratti, in alternativa ai conservanti chimici per prevenire o ritardare lo sviluppo microbico negli alimenti. Questo deriva dalla percezione negativa, ormai diffusa a livello pubblico, nei confronti di sostanze di sintesi che sono ampiamente utilizzate come conservanti nell’industria alimentare. Sono stati effettuati diversi studi sull’attività antimicrobica di questi composti negli alimenti, anche se il loro utilizzo a livello industriale è limitato. Ciò dipende dalla difficile standardizzazione di queste sostanze, dovuta alla variabilità della matrice alimentare che ne può alterarne l’attività antimicrobica. In questa sperimentazione si sono utilizzati l’olio essenziale di Sateureja montana e l’estratto di Cotinus coggygria e sono state fatte delle prove preliminari, determinandone le componenti volatili tramite gas-cromatografia abbinata a microestrazione in fase solida. Sono stati selezionati un ceppo di Listeria monocytogenes (Scott A) e uno di Saccharomyces cerevisiae (SPA), e sono stati utilizzati per realizzare curve di morte termica in sistema modello e in sistema reale. Dai risultati ottenuti si può affermare che Satureja montana e Cotinus coggygria possono essere presi in considerazione come antimicrobici naturali da impiegare per la stabilizzazione di alimenti, nonché per ridurre l’entità dei trattamenti termici atti a salvaguardare le proprietà nutrizionali ed organolettiche di alimenti, come ad esempio succhi di frutta, garantendone la sicurezza e qualità microbiologica.

Minimally invasive video-assisted thyroid surgery: how can we improve the learning curve?

Objective. Minimally invasive video-assisted thyroidectomy (MIVAT) is a technically demanding procedure and requires a surgical team skilled in both endocrine and endoscopic surgery. A time consuming learning and training period is mandatory at the beginning of the experience. The aim of our report is to focus some aspects of the learning curve of the surgeon who practices video-assisted thyroid procedures for the first time, through the analysis of our preliminary series of 36 cases. Patients and methods. From September 2004 to April 2005 we selected 36 patients for minimally invasive video-assisted surgery of the thyroid. The patients were considered eligible if they presented with a nodule not exceeding 35mm in maximum diameter; total thyroid volume within normal range; absence of biochemical and echographic signs of thyroiditis. We analyzed surgical results, conversion rate, operating time, post-operative complications, hospital stay, cosmetic outcome of the series. Results. We performed 36 total thyroidectomy. The procedure was successfully carried out in 33/36 cases. Post-operative complications included 3 transient recurrent nerve palsies and 2 transient hypocalcemias; no definitive hypoparathyroidism was registered. All patients were discharged 2 days after operation. The cosmetic result was considered excellent by most patients. Conclusions. Advances in skills and technology have enabled surgeons to reproduce most open surgical techniques with video-assistance or laparoscopically. Training is essential to acquire any new surgical technique and it should be organized in detail to exploit it completely.

Emancipações municipais:uma análise de aspectos econômicos e distribuição orçamentária para o estado do Rio Grande do Sul

Este trabalho visa analisar as características dos municípios que se emanciparam no Rio Grande do Sul, analisando diversos aspectos econômicos entre os anos de 1997 e 2005, comparando com os municípios que deram origem a eles. Utilizando o Coeficiente de Gini, em uma análise que utiliza o orçamento municipal per capita, um instrumento muito importante para comparação da capacidade fiscal dos municípios, busca-se observar se as emancipações contribuíram para uma melhor distribuição orçamentária no Estado. As análises indicaram que os municípios emancipados obtiveram um avanço nos indicadores estudados no período de 15 anos, inclusive com uma diminuição da dependência frente aos repasses da União e uma melhora significativa na capacidade de arrecadação própria. Também se verificou que num primeiro momento houve uma melhora na distribuição orçamentária, mas analisando o longo prazo a curva se inverte, concluindo que as emancipações não resultaram em uma melhor distribuição.

Estimating the demand curve for sustainable use of pesticides from contingent-valuation data

Stated-preference valuation techniques are often used to assess consumers' willingness-to-pay for food items produced in farming systems that adopt a sustainable use of pesticides (SUP). We propose an innovative valuation methodology in which dichotomous-choice contingent valuation is used to estimate the demand curve (price-quantity relationship) for such food items where price means price premium for the SUP output, quantity is the probability of choosing SUP and the conventional food product is kept available in the market at the current market price. This methodology can be used to evaluate market differentiation as a policy option to promote the SUP. The methodology is tested with data from a sample of urban consumers of fruits and vegetables in Portugal. The estimated demand curve is used to define the price level maximizing the total premium revenue for the SUP sector as a whole. This optimal level of the price premium is €77.55 (or 163% of the value of the monthly basket of fruits and vegetables at current prices). Adopting the optimal price premium will decrease the number of consumers of SUP food by 54%. The reduction is even higher for low income consumers (80%) leaving them more exposed to the risks of pesticide use.

Using a CGE Model to Identify the Policy Trade-Off between Unemployment and Inflation: The Efficient Phillips Curve

This paper provides a new reading of a classical economic relation: the short-run Phillips curve. Our point is that, when dealing with inflation and unemployment, policy-making can be understood as a multicriteria decisionmaking problem. Hence, we use so-called multiobjective programming in connection with a computable general equilibrium (CGE) model to determine the combinations of policy instruments that provide efficient combinations of inflation and unemployment. This approach results in an alternative version of the Phillips curve labelled as efficient Phillips curve. Our aim is to present an application of CGE models to a new area of research that can be especially useful when addressing policy exercises with real data. We apply our methodological proposal within a particular regional economy, Andalusia, in the south of Spain. This tool can give some keys for policy advice and policy implementation in the fight against unemployment and inflation.

Economic development and Environmental quality: The environmental Kuznets curve for water pollution

The main aim of this study was to analyze evidence of an environmental Kuznets curve for water pollution in the developing and developed countries. The study was conducted based on a panel data set of 54 countries – that were categorized into six groups of “developed countries”, “developing countries”, “developed countries with low income”, “developed countries with high income” and “coastal countries”- between the years 1995 to 2006. The results do not confirm the inverted U-shape of EKC curve for the developed countries with low income. Based on the estimated turning points and the average GDP per capita, the study revealed at which point of the EKC the countries are. Furthermore, impacts of capital-and-labor ratio as well as trade openness are drawn by estimating different models for the EKC. The magnitude role of each explanatory variable on BOD was calculated by estimating the associated elasticity.

Sensitivity analysis in optimized parametric curve fitting

Purpose – Curve fitting from unordered noisy point samples is needed for surface reconstruction in many applications -- In the literature, several approaches have been proposed to solve this problem -- However, previous works lack formal characterization of the curve fitting problem and assessment on the effect of several parameters (i.e. scalars that remain constant in the optimization problem), such as control points number (m), curve degree (b), knot vector composition (U), norm degree (k), and point sample size (r) on the optimized curve reconstruction measured by a penalty function (f) -- The paper aims to discuss these issues -- Design/methodology/approach - A numerical sensitivity analysis of the effect of m, b, k and r on f and a characterization of the fitting procedure from the mathematical viewpoint are performed -- Also, the spectral (frequency) analysis of the derivative of the angle of the fitted curve with respect to u as a means to detect spurious curls and peaks is explored -- Findings - It is more effective to find optimum values for m than k or b in order to obtain good results because the topological faithfulness of the resulting curve strongly depends on m -- Furthermore, when an exaggerate number of control points is used the resulting curve presents spurious curls and peaks -- The authors were able to detect the presence of such spurious features with spectral analysis -- Also, the authors found that the method for curve fitting is robust to significant decimation of the point sample -- Research limitations/implications - The authors have addressed important voids of previous works in this field -- The authors determined, among the curve fitting parameters m, b and k, which of them influenced the most the results and how -- Also, the authors performed a characterization of the curve fitting problem from the optimization perspective -- And finally, the authors devised a method to detect spurious features in the fitting curve -- Practical implications – This paper provides a methodology to select the important tuning parameters in a formal manner -- Originality/value - Up to the best of the knowledge, no previous work has been conducted in the formal mathematical evaluation of the sensitivity of the goodness of the curve fit with respect to different possible tuning parameters (curve degree, number of control points, norm degree, etc.)