Computational study of the vortex path variation with the VG height

An extensive range of conventional, vane-type, passive vortex generators (VGs) are in use for successful applications of flow separation control. In most cases, the VG height is designed with the same thickness as the local boundary layer at the VG position. However, in some applications, these conventional VGs may produce excess residual drag. The so-called low-profile VGs can reduce the parasitic drag associated to this kind of passive control devices. As suggested by many authors, low-profile VGs can provide enough momentum transfer over a region several times their own height for effective flow-separation control with much lower drag. The main objective of this work is to study the variation of the path and the development of the primary vortex generated by a rectangular VG mounted on a flat plate with five different device heights h = delta, h(1) = 0.8 delta, h(2) = 0.6 delta, h(3) = 0.4 delta and h(4) = 0.2 delta, where delta is the local boundary layer thickness. For this purpose, computational simulations have been carried out at Reynolds number Re = 1350 based on the height of the conventional VG h = 0.25m with the angle of attack of the vane to the oncoming flow beta = 18.5 degrees. The results show that the VG scaling significantly affects the vortex trajectory and the peak vorticity generated by the primary vortex.

Formação in vitro de biofilme de Candida albicans em materiais usados no preenchimento dos acessos aos parafusos das próteses sobre implantes

Os orifícios de acesso aos parafusos de retenção devem ser preenchidos para que o parafuso não seja danificado caso seja necessária a remoção da prótese. Dentre os materiais mais utilizados estão o algodão, a fita de politetrafluoretileno e a guta percha. O objetivo deste estudo é avaliar a formação de biofilme de Candida albicans nos materiais anteriormente descritos, buscando estabelecer um parâmetro que contribua para a escolha do tipo de material mais adequado a ser utilizado clinicamente. Foram utilizados UCLAs, análogos e parafusos sextavados, todos de titânio. Os conjuntos foram montados com torque de 32N. Os materiais foram condensados no interior dos UCLAs e colocados em meio de cultura com uma suspensão de 3x106 células/ml de Candida albicans. O sistema foi armazenado à 37C com agitação, por 15 dias e o meio foi renovado a cada 48 horas. A quantificação de biofilme foi realizada pelo ensaio de MTT e leitura à 490nm, resultando em diferentes valores de densidade óptica. A normalidade (p=0,304 - Kolmogorov-Smirnov) e a igualdade de variâncias (p=0,721 - Scheffe) foram testadas primeiramente. O teste de análise de variância demonstrou diferença significativa entre os grupos (p<0,001) e com o Holm-Sidak foi observada diferença significativa entre os grupos algodão e guta (p<0,05) e algodão e fita de politetrafluoetileno (p<0,05); não houve diferença significativa entre os grupos guta e fita de politatrafluoretileno (p>0,05), apesar dos valores da fita de politetrafluoetileno terem sido maiores. Considerando-se as limitações deste estudo in vitro, podemos concluir que tanto a guta-percha quanto a fita de politetrafluoretileno apresentaram menor formação de biofilme, não havendo diferença estatisticamente significativa entre os materiais. O algodão apresentou um nível de formação de biofilme significativamente maior que a fita de politetrafluoretileno e a guta percha. Diante disso, serão necessários novos estudos para confirmar as limitações que este tipo de material pode apresentar quando usado como material de preenchimento do acesso do parafuso da prótese sobre implante.

New generation of two-dimensional spintronic systems realized by coupling of Rashba and Dirac fermions

Intriguing phenomena and novel physics predicted for two-dimensional (2D) systems formed by electrons in Dirac or Rashba states motivate an active search for new materials or combinations of the already revealed ones. Being very promising ingredients in themselves, interplaying Dirac and Rashba systems can provide a base for next generation of spintronics devices, to a considerable extent, by mixing their striking properties or by improving technically significant characteristics of each other. Here, we demonstrate that in BiTeI@PbSb2Te4 composed of a BiTeI trilayer on top of the topological insulator (TI) PbSb2Te4 weakly- and strongly-coupled Dirac-Rashba hybrid systems are realized. The coupling strength depends on both interface hexagonal stacking and trilayer-stacking order. The weakly-coupled system can serve as a prototype to examine, e.g., plasmonic excitations, frictional drag, spin-polarized transport, and charge-spin separation effect in multilayer helical metals. In the strongly-coupled regime, within similar to 100 meV energy interval of the bulk TI projected bandgap a helical state substituting for the TI surface state appears. This new state is characterized by a larger momentum, similar velocity, and strong localization within BiTeI. We anticipate that our findings pave the way for designing a new type of spintronics devices based on Rashba-Dirac coupled systems.

Estudio espectroscópico del efecto de los ácidos orgánicos en la higroscopicidad reactividad y nucleación de aerosoles atmosféricos

253 p.

Comparação tridimensional dos efeitos dentários de duas mecânicas para fechamento de espaço: estudo preliminar

As más oclusões de Classe I com biprotrusão dentária são caracterizadas pela projeção dos incisivos superiores e inferiores e podem ser corrigidas com extrações de primeiros pré-molares, permitindo reposicionar os incisivos, usando como ancoragem os dentes posteriores. Esse trabalho teve como objetivo comparar, por meio de superposição de modelos tridimensionais, a movimentação de molares e de incisivos com duas técnicas para fechamento de espaços. Foram selecionados, tomografados (T0) e distribuídos, aleatoriamente em dois grupos, seis pacientes com indicação de exodontia de quatro primeiros pré-molares. No grupo 1 (n=3) foi feito o fechamento dos espaços das extrações em uma única etapa (fechamento em massa) e no grupo 2 (n=3), em duas etapas (distalização de caninos seguida da retração de incisivos). Após o completo fechamento dos espaços foi solicitada nova tomografia (T1). Os modelos tridimensionais em T0 e T1 para os dois grupos foram superpostos para descrever e quantificar a movimentação ocorrida nos primeiros molares. A retração de incisivos foi avaliada de maneira bidimensional. Os molares superiores e inferiores do grupo 1 sofreram movimentação mesial de translação, enquanto os do grupo 2, apresentaram deslocamento de coroa maior do que de ápice radicular, demonstrando movimento de inclinação mesial de coroa. Ao se comparar o movimento mesial dos molares entre os dois grupos, observou-se que no grupo 1 houve maior movimentação mesial da raiz mésio-vestibular dos molares superiores (p=0,009). No entanto, em ambos os grupos os molares superiores giraram sobre a raiz palatina. No arco inferior verificou-se maior movimento mesial de coroa para o grupo 2 (p=0,015). A análise da movimentação dos incisivos apresentou variações semelhantes para as medidas lineares e angulares dos incisivos superiores nos dois grupos. Já, para as medidas angulares dos incisivos inferiores, observou-se que o grupo 1 apresentou menor controle de torque. O tempo de tratamento de todos os pacientes da amostra foi superior a 30 meses, exceto um paciente que apresentou tempo de tratamento inferior a 24 meses. Pôde-se concluir que a perda de ancoragem ocorreu por movimento de translação no fechamento de espaços em massa, e por inclinação mesial no fechamento de espaços em duas etapas, para ambos os arcos. Parece haver maior movimentação mesial radicular nos molares superiores no fechamento em massa e maior movimento mesial de coroa dos molares inferiores para o fechamento em duas etapas. Sugere-se que não há diferença na retração dos incisivos superiores e maior retroinclinação dos incisivos inferiores no fechamento de espaços em duas etapas.

Avaliação volumétrica e funcional do músculo glúteo máximo submetido a gluteoplastia de aumento com implantes de silicone

A operação para aumento de glúteos com implantes teve início no fim da década de 1960, entretanto a técnica intramuscular, considerada padrão atualmente, foi descrita cerca de 30 anos depois. Cirurgiões e pacientes apresentam crescente interesse na realização do aumento de glúteos haja vista que sua frequência apresenta aumento nos últimos anos. A utilização de implantes intramusculares que superam o volume do músculo em mais de cinquenta por cento configura uma situação nova que deve ser estudada. O tecido muscular estriado esquelético apresenta grande suscetibilidade para atrofia secundariamente à compressão, e sendo o glúteo máximo um músculo importante na manutenção da postura ereta, deambulação, corrida e salto, é necessário pesquisar possíveis alterações musculares decorrentes da operação. O objetivo deste estudo é avaliar o volume e força do músculo glúteo máximo ao longo de 12 meses após a introdução de implantes intramusculares, o posicionamento destes implantes no interior da musculatura e mudanças antropométricas obtidas com a operação. Foram selecionadas 48 mulheres, 24 candidatas a gluteoplastia de aumento com implantes compuseram o grupo de estudo e 24 candidatas a mamoplastia de aumento compuseram o grupo controle de acordo com os critérios de inclusão e exclusão. As pacientes foram avaliadas em quatro momentos diferentes: pré-operatório e após três, seis e 12 meses da operação. Em todas as etapas foi realizada avaliação clínica nutricional, tomografia computadorizada com reconstrução 3D e teste isocinético. Todas as pacientes permaneceram afastadas de atividades físicas durante três meses após a operação. Foram utilizados implantes glúteos em gel coesivo de base oval e superfície lisa com volumes de 350 cm3 e 400 cm3. O nível de significância estatística foi mantido em 5%. As pacientes candidatas a gluteoplastia apresentaram valores da relação entre as medidas da cintura e do quadril maiores que aquelas do grupo controle. A operação de aumento glúteo com implantes demonstrou eficácia na melhora desta relação. Os implantes apresentaram posição obliqua com inclinação semelhante à das fibras musculares após três meses da operação, independente da posição em que foram inseridos. As pacientes do grupo de estudo apresentaram atrofia muscular após 12 meses em 6,14% à esquerda e 6,43% à direita, as pacientes do grupo controle não apresentaram atrofia. A força muscular apresentou redução do valor de torque máximo durante a flexão do quadril a 30 /s em ambos os grupos e aumento do torque máximo durante a adução a 60 /s apenas no grupo de estudo. Concluímos que a introdução de implante de silicone no interior do músculo glúteo máximo causa atrofia muscular após 12 meses. As variações na força deste músculo nesse período não podem ser atribuídas primariamente à operação ou à presença dos implantes em seu interior. Os implantes permaneceram em posição obliqua. O aumento de glúteos com implantes gera mudanças antropométricas nas mulheres submetidas a esta operação.

Efeito da estimulação transcraniana por corrente contínua sobre o desempenho físico: análise das respostas cerebrais, metabólicas e perceptivas durante e após exercícios aeróbio e de força

Estimulação transcraniana por corrente contínua (ETCC) sobre áreas corticais pré-selecionadas, tem aumentado o desempenho físico de diferentes populações. Porém, lacunas persistem no tocante aos mecanismos subjacentes à estes efeitos. Assim, a presente tese objetivou: a) investigar os efeitos da ETCC anódica (aETCC) e placebo (Sham) no córtex motor (CM) de indivíduos saudáveis sobre o desempenho de força máxima; b) comparar os efeitos da ETCC sobre a produção de força máxima e estabilidadade da força durante exercícios máximo e submáximo em sujeitos hemiparéticos e saudáveis; c) investigar o efeito da ETCC sobre a conectividade funcional inter-hemisférica (coerência eletroencefalográfica cEEG) do córtex pré-frontal (CPF), desempenho aeróbio e dispêndio energético (EE) durante e após exercício máximo e submáximo. No 1 estudo, 14 adultos saudáveis executaram 2 sessões de exercício máximo de força (EMF) dos músculos flexores e extensores do joelho dominante (3 séries de 10 rep máximas), precedidos por aETCC ou Sham (2mA; 20 mim). aETCC não foi capaz de aumentar o trabalho total e pico de torque (PT), resistência à fadiga ou atividade eletromiográfica durante o EMF. No 2 estudo, 10 hemiparéticos e 9 sujeitos saudáveis receberam aETCC e Sham no CM. O PT e a estabilidade da força (coeficiente de variação - CV) foram avaliados durante protocolo máximo e submáximo de extensão e flexão unilateral do joelho (1 série de 3 reps a 100% do PT e 2 séries de 10 reps a 50% do PT). Nenhuma diferença no PT foi observada nos dois grupos. Diminuições no CV foram obervadas durante a extensão (~25-35%, P<0.001) e flexão de joelho (~22-33%, P<0.001) após a aETCC comparada com Sham nos hemiparéticos, entretanto, somente o CV na extensão de joelhos diminuiu (~13-27%, P<0.001) nos saudáveis, o que sugere que aETCC pode melhorar o CV, mas não o PT em sujeitos hemiparéticos. No 3 estudo, 9 adultos saudáveis realizaram 2 testes incrementais máximos precedidos por aETCC ou Sham sobre o CPF com as respostas cardiorrespiratórias, percepção de esforço (PSE) e cEEG do CPF sendo monitoradas. O VO2 de pico (42.64.2 vs. 38.23.3 mL.kg.min-1; P=0,02), potência total (252.776.5 vs. 23773.3 W; P=0,05) e tempo de exaustão (531.1140 vs. 486.7115.3 seg; P=0,04) foram maiores após aETCC do que a Sham. Nenhuma diferença foi encontrada para FC e PSE em função da carga de trabalho (P>0,05). A cEEG do CPF aumentou após aETCC vs. repouso (0.700.40 vs. 0.380.05; P=0,001), mas não após Sham vs. repouso (0.360.49 vs. 0.330.50; P=0,06), sugerindo que a aETCC pode retardar a fadiga aumentando a conectividade funcional entre os hemisférios do CPF e desempenho aeróbio durante exercício exaustivo. No 4 estudo, o VO2 e EE foram avaliados em 11 adultos saudáveis antes, durante a aETCC ou Sham no CPF e 30 min após exercício aeróbio submáximo isocalórico (~200kcal). Diferenças não foram observadas no VO2 vs. repouso durante aETCC e Sham (P=0.95 e P=0.85). Porém, a associação entre exercício e aETCC aumentou em ~19% o EE após ao menos, 30 min de recuperação após exercício quando comparada a Sham (P<0,05).

Análise tribológica na interface aço carbono SAE 1020 e poliamida 11 em sistemas de deslizamento automotivos

Sistemas deslizantes com interface formada com aços baixa liga e polímeros variados são vastamente utilizados na indústria automotiva em sistemas de transmissão de torque submetidas à carregamento axial. Geralmente esses sistemas são acoplados aos sistemas de direção e interagem quase diretamente com o usuário final do veículo. Para conhecer as condições de desgaste mais severas as quais esses sistemas são submetidos e tentar minimiza-las, foi proposta a análise tribológica, em tribômetro do tipo pino-no-disco, da interface aço SAE 1020 com poliamida 11 em água destilada, solução aquosa com 5% em massa de cloreto de sódio e solução aquosa com 184,21 g/l. de areia natural, de acordo com as normas técnicas automotivas VW PV1210:2010-02 e VW PV2982:2013-07. Os ensaios foram realizados em frequências de 3,0 Hz e 1,5 Hz com quantidade fixada em 10.000 ciclos de rotação. O potencial de corrosão em circuito aberto foi monitorado ao longo dos ensaios e a taxa de desgaste foi calculada. Foram evidenciados maiores coeficientes de atrito, maiores taxas de desgaste e maiores amplitudes de potencial de corrosão nas amostras ensaiadas em solução de areia; com valores mais brandos para as amostras ensaiadas em água destilada e valores intermediários para as amostras ensaiadas em solução de cloreto de sódio.

Switched reluctance motor drive without direct rotor position sensing

A closed-loop control technique based on monitoring phase current risetime for switched reluctance (SR) motors without direct rotor-position sensors has been studied and implemented successfully. In this technique the variation in incremental phase inductance in a SR motor is used to detect rotor position. A control circuit for current-waveform-based rotor position detection has been implemented using hard-wire digital circuits. Torque-speed and system-efficiency characteristics resulting from the application of the method to a 4-kW, four-phase SR motor with an IGBT drive are presented.

DEVELOPMENT OF THE WAVE CONTOURING RAFT.

The wave contouring raft system is the outcome of ideas initiated and developed by Sir Christopher Cockerell from 1972 onwards. His objective was to develop a wave energy device which is within the bounds of current technology. It should consist of simple, relatively small units, amenable to quantity production, which would enable a power generating system to be built up and commissioned in stages according to needs and production capability. This thinking led to the investigation of chains of pontoons, hinged together so that the passage of a wave down the chain causes the pontoons to oscillate relative to one another. Energy is extracted from the sea by applying a torque about the hinges to damp the motion. The work has involved extensive model testing in wave tanks and the building and testing of a 3-unit 1/10 scale power generating installation in the Solent, as well as design studies for a full size installation for Atlantic conditions.

Investigation of anti-lock braking strategies for heavy goods vehicles

An articulated lorry was instrumented in order to measure its performance in straight-line braking. The trailer was fitted with two interchangeable tandem axle sub-chassis, one with an air suspension and the other with a steel monoleaf four-spring suspension. The brakes were only applied to the trailer axles, which were fitted with anti-lock braking systems (ABS), with the brake torque controlled in response to anticipated locking of the leading axle of the tandem. The vehicle with the air suspension was observed to have significantly better braking performance than the steel suspension, and to generate smaller inter-axle load transfer and smaller vertical dynamic tyre forces. Computer models of the two suspensions were developed, including their brakes and anti-lock systems. The models were found to reproduce most of the important features of the experimental results. It was concluded that the poor braking performance of the steel four-spring suspension was mainly due to interaction between the ABS and inter-axle load transfer effects. The effect of road roughness was investigated and it was found that vehicle stopping distances can increase significantly with increasing road roughness. Two alternative anti-lock braking control strategies were simulated. It was found that independent sensing and actuation of the ABS system on each wheel greatly reduced the difference in stopping distances between the air and steel suspensions. A control strategy based on limiting wheel slip was least susceptible to the effects of road roughness.

Analysis and performance assessment of 6-pulse inverter-fed 3-phase and 6-phase induction machines

The paper describes a model for a 6-phase induction motor driven by an inverter operating in a 6-pulse (square wave) mode. The model is implemented and performance, in terms of torque, current, efficiency and pulsating torque, compared to the performance of a 3-phase motor (both sine and 6-pulse supplied). The models are verified experimentally, in particular the efficiency performance, and it is illustrated that the improvement in inverter efficiency when in 6-pulse operating mode may improve the performance of the overall system. © 2005 IEEE.

TOPS (Task optimization in the presence of signal-dependent noise) model

This paper proposes a movement trajectory planning model, which is a maximum task achievement model in which signal-dependent noise is added to the movement command. In the proposed model, two optimization criteria are combined, maximum task achievement and minimum energy consumption. The proposed model has the feature that the end-point boundary conditions for position, velocity, and acceleration need not be prespecified. Consequently, the method can be applied not only to the simple point-to-point movement, but to any task. In the method in this paper, the hand trajectory is derived by a psychophysical experiment and a numerical experiment for the case in which the target is not stationary, but is a moving region. It is shown that the trajectory predicted from the minimum jerk model or the minimum torque change model differs considerably from the results of the psychophysical experiment. But the trajectory predicted from the maximum task achievement model shows good qualitative agreement with the hand trajectory obtained from the psychophysical experiment. © 2004 Wiley Periodicals, Inc.

Pulsed field magnetization of a high temperature superconducting motor

As we known, the high temperature (77 K) superconducting (HTS) motor is considered as a competitive electrical machine by more and more people. There have been various of designs for HTS motor in the world. However, most of them focus on HTS tapes rather than bulks. Therefore, in order to investigate possibility of HTS bulks on motor application, a HTS magnet synchronous motor which has 75 pieces of YBCO bulks surface mounted on the rotor has been designed and developed in Cambridge University. After pulsed field magnetization (PFM) process, the rotor can trap a 4 poles magnetic field of 375 mT. The magnetized rotor can provide a maximum torque of 49.5 Nm and a maximum power of 7.8 kW at 1500 rpm. © 2010 IEEE.

Short- and long-term changes in joint co-contraction associated with motor learning as revealed from surface EMG.

In the field of motor control, two hypotheses have been controversial: whether the brain acquires internal models that generate accurate motor commands, or whether the brain avoids this by using the viscoelasticity of musculoskeletal system. Recent observations on relatively low stiffness during trained movements support the existence of internal models. However, no study has revealed the decrease in viscoelasticity associated with learning that would imply improvement of internal models as well as synergy between the two hypothetical mechanisms. Previously observed decreases in electromyogram (EMG) might have other explanations, such as trajectory modifications that reduce joint torques. To circumvent such complications, we required strict trajectory control and examined only successful trials having identical trajectory and torque profiles. Subjects were asked to perform a hand movement in unison with a target moving along a specified and unusual trajectory, with shoulder and elbow in the horizontal plane at the shoulder level. To evaluate joint viscoelasticity during the learning of this movement, we proposed an index of muscle co-contraction around the joint (IMCJ). The IMCJ was defined as the summation of the absolute values of antagonistic muscle torques around the joint and computed from the linear relation between surface EMG and joint torque. The IMCJ during isometric contraction, as well as during movements, was confirmed to correlate well with joint stiffness estimated using the conventional method, i.e., applying mechanical perturbations. Accordingly, the IMCJ during the learning of the movement was computed for each joint of each trial using estimated EMG-torque relationship. At the same time, the performance error for each trial was specified as the root mean square of the distance between the target and hand at each time step over the entire trajectory. The time-series data of IMCJ and performance error were decomposed into long-term components that showed decreases in IMCJ in accordance with learning with little change in the trajectory and short-term interactions between the IMCJ and performance error. A cross-correlation analysis and impulse responses both suggested that higher IMCJs follow poor performances, and lower IMCJs follow good performances within a few successive trials. Our results support the hypothesis that viscoelasticity contributes more when internal models are inaccurate, while internal models contribute more after the completion of learning. It is demonstrated that the CNS regulates viscoelasticity on a short- and long-term basis depending on performance error and finally acquires smooth and accurate movements while maintaining stability during the entire learning process.