Deformation properties of the Barcelona-Catania-Paris (BCP) energy density functional

We explore the deformation properties of the newly postulated Barcelona-Catania-Paris (BCP) energy density functional (EDF). The results obtained for three isotope chains of Mg, Dy, and Ra are compared to the available experimental data as well as to the results of the Gogny-D1S force. Results for the fission barrier of 240Pu are also discussed.

Density dependence of the symmetry free energy of hot nuclei

The density and excitation energy dependence of symmetry energy and symmetry free energy for finite nuclei are calculated microscopically in a microcanonical framework, taking into account thermal and expansion effects. A finite-range momentum and density-dependent two-body effective interaction is employed for this purpose. The role of mass, isospin, and equation of state (EOS) on these quantities is also investigated; our calculated results are in consonance with the available experimental data.

Double folding with a density-dependent effective interaction and it s analytical approximation

The real part of the optical potential for heavy ion elastic scattering is obtained by double folding of the nuclear densities with a density-dependent nucleon-nucleon effective interaction which was successful in describing the binding, size, and nucleon separation energies in spherical nuclei. A simple analytical form is found to differ from the resulting potential considerably less than 1% all through the important region. This analytical potential is used so that only few points of the folding need to be computed. With an imaginary part of the Woods-Saxon type, this potential predicts the elastic scattering angular distribution in very good agreement with experimental data, and little renormalization (unity in most cases) is needed.

Preserved capillary density of dorsal finger skin in treated hypertensive patients with or without type 2 diabetes.

OBJECTIVES: Capillary rarefaction is a hallmark of untreated hypertension. Recent data indicate that rarefaction may be reversed by antihypertensive treatment in nondiabetic hypertensive patients. Despite the frequent association of diabetes with hypertension, nothing is known on the capillary density of treated diabetic patients with hypertension. METHODS: We enrolled 21 normotensive healthy, 25 hypertensive only, and 21 diabetic (type 2) hypertensive subjects. All hypertensive patients were treated with a blocker of the renin-angiotensin system, and a majority had a home blood pressure ≤135/85 mmHg. Capillary density was assessed with videomicroscopy on dorsal finger skin and with laser Doppler imaging on forearm skin (maximal vasodilation elicited by local heating). RESULTS: There was no difference between any of the study groups in either dorsal finger skin capillary density (controls 101 ± 11 capillaries/mm(2) , nondiabetic hypertensive 99 ± 16, diabetic hypertensive 96 ± 18, p > 0.5) or maximal blood flow in forearm skin (controls 666 ± 114 perfusion units, nondiabetic hypertensive 612 ± 126, diabetic hypertensive 620 ± 103, p > 0.5). CONCLUSIONS: Irrespective of the presence or not of type 2 diabetes, capillary density is normal in hypertensive patients with reasonable control of blood pressure achieved with a blocker of the renin-angiotensin system.

Relativistic mean-field interaction with density-dependent meson-nucleon vertices based on microscopical calculations

Although ab initio calculations of relativistic Brueckner theory lead to large scalar isovector fields in nuclear matter, at present, successful versions of covariant density functional theory neglect the interactions in this channel. A new high-precision density functional DD-MEδ is presented which includes four mesons, σ, ω, δ, and ρ, with density-dependent meson-nucleon couplings. It is based to a large extent on microscopic ab initiocalculations in nuclear matter. Only four of its parameters are determined by adjusting to binding energies and charge radii of finite nuclei. The other parameters, in particular the density dependence of the meson-nucleon vertices, are adjusted to nonrelativistic and relativistic Brueckner calculations of symmetric and asymmetric nuclear matter. The isovector effective mass mp*−mn* derived from relativistic Brueckner theory is used to determine the coupling strength of the δ meson and its density dependence.

Density matrices and momentum distributions in 3He-4He mixtures

We report variational calculations, in the hypernetted-chain (HNC)-Fermi-HNC scheme, of one-body density matrices and one-particle momentum distributions for 3He-4He mixtures described by a Jastrow correlated wave function. The 4He condensate fractions and the 3He strength poles are examined and compared with the Monte Carlo available results. The agreement has been found to be very satisfactory. Their density dependence is also studied.

On the determination of the interface density of states in a-Si:H/a-SiC:H multilayers

This paper deals with the determination of the interface density of states in amorphous silicon-based multilayers. Photothermal deflection spectroscopy is used to characterize two series of aSi:H/aSi1-xCx:H multilayers, and a new approach in the treatment of experimental dada is used in order to obtain accurate results. From this approach, an upper limit of 10^10 cm-2 is determined for the interface density of states.

Yield gains of coffee plants from phosphorus fertilization may not be generalized for high density planting

Inconclusive responses of the adult coffee plant to phosphorus fertilization have been reported in the literature, especially when dealing with application of this nutrient in high density planting systems. Thus, this study was carried out for the purpose of assessing the response of adult coffee plants at high planting density in full production (in regard to yield and their biennial cycle/stability) to the addition of different sources and application rates of P in the Zona da Mata region of Minas Gerais, Brazil. The experiment with coffee plants of the Catucaí Amarelo 6/30 variety was carried out over four growing seasons. Treatments were arranged in a full factorial design [(4 × 3) + 1] consisting of four P sources (monoammonium phosphate, simple superphosphate, natural reactive rock phosphate from Algeria (Djebel-Onk), and FH 550®), three P rates (100, 200, and 400 kg ha-1 year-1 of P2O5), and an additional treatment without application of the nutrient (0 kg ha-¹ year-¹). A randomized block experimental design was used with three replicates. The four seasons were evaluated as subplots in a split plot experiment. The P contents in soil and leaves increased with increased rates of P application. However, there was no effect from P application on the yield and its biennial cycle/stability regardless of the source used over the four seasons assessed.

Multiscale descriptions of density-driven flow instabilities in porous media

Les instabilités engendrées par des gradients de densité interviennent dans une variété d'écoulements. Un exemple est celui de la séquestration géologique du dioxyde de carbone en milieux poreux. Ce gaz est injecté à haute pression dans des aquifères salines et profondes. La différence de densité entre la saumure saturée en CO2 dissous et la saumure environnante induit des courants favorables qui le transportent vers les couches géologiques profondes. Les gradients de densité peuvent aussi être la cause du transport indésirable de matières toxiques, ce qui peut éventuellement conduire à la pollution des sols et des eaux. La gamme d'échelles intervenant dans ce type de phénomènes est très large. Elle s'étend de l'échelle poreuse où les phénomènes de croissance des instabilités s'opèrent, jusqu'à l'échelle des aquifères à laquelle interviennent les phénomènes à temps long. Une reproduction fiable de la physique par la simulation numérique demeure donc un défi en raison du caractère multi-échelles aussi bien au niveau spatial et temporel de ces phénomènes. Il requiert donc le développement d'algorithmes performants et l'utilisation d'outils de calculs modernes. En conjugaison avec les méthodes de résolution itératives, les méthodes multi-échelles permettent de résoudre les grands systèmes d'équations algébriques de manière efficace. Ces méthodes ont été introduites comme méthodes d'upscaling et de downscaling pour la simulation d'écoulements en milieux poreux afin de traiter de fortes hétérogénéités du champ de perméabilité. Le principe repose sur l'utilisation parallèle de deux maillages, le premier est choisi en fonction de la résolution du champ de perméabilité (grille fine), alors que le second (grille grossière) est utilisé pour approximer le problème fin à moindre coût. La qualité de la solution multi-échelles peut être améliorée de manière itérative pour empêcher des erreurs trop importantes si le champ de perméabilité est complexe. Les méthodes adaptatives qui restreignent les procédures de mise à jour aux régions à forts gradients permettent de limiter les coûts de calculs additionnels. Dans le cas d'instabilités induites par des gradients de densité, l'échelle des phénomènes varie au cours du temps. En conséquence, des méthodes multi-échelles adaptatives sont requises pour tenir compte de cette dynamique. L'objectif de cette thèse est de développer des algorithmes multi-échelles adaptatifs et efficaces pour la simulation des instabilités induites par des gradients de densité. Pour cela, nous nous basons sur la méthode des volumes finis multi-échelles (MsFV) qui offre l'avantage de résoudre les phénomènes de transport tout en conservant la masse de manière exacte. Dans la première partie, nous pouvons démontrer que les approximations de la méthode MsFV engendrent des phénomènes de digitation non-physiques dont la suppression requiert des opérations de correction itératives. Les coûts de calculs additionnels de ces opérations peuvent toutefois être compensés par des méthodes adaptatives. Nous proposons aussi l'utilisation de la méthode MsFV comme méthode de downscaling: la grille grossière étant utilisée dans les zones où l'écoulement est relativement homogène alors que la grille plus fine est utilisée pour résoudre les forts gradients. Dans la seconde partie, la méthode multi-échelle est étendue à un nombre arbitraire de niveaux. Nous prouvons que la méthode généralisée est performante pour la résolution de grands systèmes d'équations algébriques. Dans la dernière partie, nous focalisons notre étude sur les échelles qui déterminent l'évolution des instabilités engendrées par des gradients de densité. L'identification de la structure locale ainsi que globale de l'écoulement permet de procéder à un upscaling des instabilités à temps long alors que les structures à petite échelle sont conservées lors du déclenchement de l'instabilité. Les résultats présentés dans ce travail permettent d'étendre les connaissances des méthodes MsFV et offrent des formulations multi-échelles efficaces pour la simulation des instabilités engendrées par des gradients de densité. - Density-driven instabilities in porous media are of interest for a wide range of applications, for instance, for geological sequestration of CO2, during which CO2 is injected at high pressure into deep saline aquifers. Due to the density difference between the C02-saturated brine and the surrounding brine, a downward migration of CO2 into deeper regions, where the risk of leakage is reduced, takes place. Similarly, undesired spontaneous mobilization of potentially hazardous substances that might endanger groundwater quality can be triggered by density differences. Over the last years, these effects have been investigated with the help of numerical groundwater models. Major challenges in simulating density-driven instabilities arise from the different scales of interest involved, i.e., the scale at which instabilities are triggered and the aquifer scale over which long-term processes take place. An accurate numerical reproduction is possible, only if the finest scale is captured. For large aquifers, this leads to problems with a large number of unknowns. Advanced numerical methods are required to efficiently solve these problems with today's available computational resources. Beside efficient iterative solvers, multiscale methods are available to solve large numerical systems. Originally, multiscale methods have been developed as upscaling-downscaling techniques to resolve strong permeability contrasts. In this case, two static grids are used: one is chosen with respect to the resolution of the permeability field (fine grid); the other (coarse grid) is used to approximate the fine-scale problem at low computational costs. The quality of the multiscale solution can be iteratively improved to avoid large errors in case of complex permeability structures. Adaptive formulations, which restrict the iterative update to domains with large gradients, enable limiting the additional computational costs of the iterations. In case of density-driven instabilities, additional spatial scales appear which change with time. Flexible adaptive methods are required to account for these emerging dynamic scales. The objective of this work is to develop an adaptive multiscale formulation for the efficient and accurate simulation of density-driven instabilities. We consider the Multiscale Finite-Volume (MsFV) method, which is well suited for simulations including the solution of transport problems as it guarantees a conservative velocity field. In the first part of this thesis, we investigate the applicability of the standard MsFV method to density- driven flow problems. We demonstrate that approximations in MsFV may trigger unphysical fingers and iterative corrections are necessary. Adaptive formulations (e.g., limiting a refined solution to domains with large concentration gradients where fingers form) can be used to balance the extra costs. We also propose to use the MsFV method as downscaling technique: the coarse discretization is used in areas without significant change in the flow field whereas the problem is refined in the zones of interest. This enables accounting for the dynamic change in scales of density-driven instabilities. In the second part of the thesis the MsFV algorithm, which originally employs one coarse level, is extended to an arbitrary number of coarse levels. We prove that this keeps the MsFV method efficient for problems with a large number of unknowns. In the last part of this thesis, we focus on the scales that control the evolution of density fingers. The identification of local and global flow patterns allows a coarse description at late times while conserving fine-scale details during onset stage. Results presented in this work advance the understanding of the Multiscale Finite-Volume method and offer efficient dynamic multiscale formulations to simulate density-driven instabilities. - Les nappes phréatiques caractérisées par des structures poreuses et des fractures très perméables représentent un intérêt particulier pour les hydrogéologues et ingénieurs environnementaux. Dans ces milieux, une large variété d'écoulements peut être observée. Les plus communs sont le transport de contaminants par les eaux souterraines, le transport réactif ou l'écoulement simultané de plusieurs phases non miscibles, comme le pétrole et l'eau. L'échelle qui caractérise ces écoulements est définie par l'interaction de l'hétérogénéité géologique et des processus physiques. Un fluide au repos dans l'espace interstitiel d'un milieu poreux peut être déstabilisé par des gradients de densité. Ils peuvent être induits par des changements locaux de température ou par dissolution d'un composé chimique. Les instabilités engendrées par des gradients de densité revêtent un intérêt particulier puisque qu'elles peuvent éventuellement compromettre la qualité des eaux. Un exemple frappant est la salinisation de l'eau douce dans les nappes phréatiques par pénétration d'eau salée plus dense dans les régions profondes. Dans le cas des écoulements gouvernés par les gradients de densité, les échelles caractéristiques de l'écoulement s'étendent de l'échelle poreuse où les phénomènes de croissance des instabilités s'opèrent, jusqu'à l'échelle des aquifères sur laquelle interviennent les phénomènes à temps long. Etant donné que les investigations in-situ sont pratiquement impossibles, les modèles numériques sont utilisés pour prédire et évaluer les risques liés aux instabilités engendrées par les gradients de densité. Une description correcte de ces phénomènes repose sur la description de toutes les échelles de l'écoulement dont la gamme peut s'étendre sur huit à dix ordres de grandeur dans le cas de grands aquifères. Il en résulte des problèmes numériques de grande taille qui sont très couteux à résoudre. Des schémas numériques sophistiqués sont donc nécessaires pour effectuer des simulations précises d'instabilités hydro-dynamiques à grande échelle. Dans ce travail, nous présentons différentes méthodes numériques qui permettent de simuler efficacement et avec précision les instabilités dues aux gradients de densité. Ces nouvelles méthodes sont basées sur les volumes finis multi-échelles. L'idée est de projeter le problème original à une échelle plus grande où il est moins coûteux à résoudre puis de relever la solution grossière vers l'échelle de départ. Cette technique est particulièrement adaptée pour résoudre des problèmes où une large gamme d'échelle intervient et évolue de manière spatio-temporelle. Ceci permet de réduire les coûts de calculs en limitant la description détaillée du problème aux régions qui contiennent un front de concentration mobile. Les aboutissements sont illustrés par la simulation de phénomènes tels que l'intrusion d'eau salée ou la séquestration de dioxyde de carbone.

PEDO-TRANSFER FUNCTIONS FOR ESTIMATING SOIL BULK DENSITY IN CENTRAL AMAZONIA

Under field conditions in the Amazon forest, soil bulk density is difficult to measure. Rigorous methodological criteria must be applied to obtain reliable inventories of C stocks and soil nutrients, making this process expensive and sometimes unfeasible. This study aimed to generate models to estimate soil bulk density based on parameters that can be easily and reliably measured in the field and that are available in many soil-related inventories. Stepwise regression models to predict bulk density were developed using data on soil C content, clay content and pH in water from 140 permanent plots in terra firme (upland) forests near Manaus, Amazonas State, Brazil. The model results were interpreted according to the coefficient of determination (R2) and Akaike information criterion (AIC) and were validated with a dataset consisting of 125 plots different from those used to generate the models. The model with best performance in estimating soil bulk density under the conditions of this study included clay content and pH in water as independent variables and had R2 = 0.73 and AIC = -250.29. The performance of this model for predicting soil density was compared with that of models from the literature. The results showed that the locally calibrated equation was the most accurate for estimating soil bulk density for upland forests in the Manaus region.