Comparative growth performance of jack mackerels of the genus Trachurus with emphasis on T. symmetricus murphyi in Chile

This contribution presents von Bertalanffy growth parameter estimates for species/stocks of jack mackerels of the genus Trachurus from around the world, and compares them with growth parameters for T. symmetricus murphyi caught off central-Chile (33 super(o)S-39 super(o)S). It is found that Trachurus stocks inhabiting upwelling areas such as the Humboldt and Benguela current systems grow better than their ecological equivalents in temperate waters, such as the North Sea. The von Bertalanffy growth paramters estimated from Chilean horse mackerel are: FL = 65.2 cm (TL = 71.6 cm) and K = 0.138 year super(-1).

Aplicação da técnica simulated annealing na investigação da ciclagem de nitrogênio na inteface água-sedimento

Neste trabalho é apresentado a aplicação de um método de otimização a fim de estimar parâmetros que normalmente estão presentes na modelagem matemática da dinâmica de espécies químicas na interface água-sedimento. O Problema Direto aqui consistiu na simulação das concentrações das espécies orgânicas e inorgânicas (amônia e nitrato) de nitrogênio, num ambiente idealizado, o qual foi fracionado em quatro camadas: uma camada de água (1 metro) e três camadas de sedimento (0-1 cm, 1-2 cm e 2-10 cm). O Problema Direto foi resolvido pelo Método de Runge Kutta, tendo sido gerada uma simulação de 50 dias. Na estimativa dos coeficientes de difusão e porosidade foi aplicado o Método Simulated Annealing (SA). A eficiência da estratégia aqui adotada foi avaliada através do confronto entre dados experimentais sintéticos e as concentrações calçadas pela solução do Problema Direto, adotando-se os parâmetros estimados pela SA. O melhor ajuste entre dados experimentais e valores calculados se deu quando o parâmetro estimado foi a porosidade. Com relação à minimização da função objetivo, a estimativa desse parâmetro também foi a que exigiu menor esforço computacional. Após a introdução de um ruído randômico às concentrações das espécies nitrogenadas, a técnica SA não foi capaz de obter uma estimativa satisfatória para o coeficiente de difusão, com exceção da camada 0-1 cm sedimentar. Para outras camadas, erros da ordem de 10 % foram encontrados (para amônia na coluna dágua, pro exemplo). Os resultados mostraram que a metodologia aqui adotada pode ser bastante promissora enquanto ferramenta de gestão de corpos dágua, especialmente daqueles submetidos a um regime de baixa energia, como lagos e lagoas costeiras.

Avaliação de toxicidade de efluentes industriais utilizando organismos de três níveis tróficos.

O objetivo do estudo foi avaliar a qualidade de efluentes líquidos industriais, pela caracterização físico-química e ensaios ecotoxicológicos agudos com Danio rerio, Daphnia similis e Vibrio fischeri. Foram comparadas as sensibilidades dos organismos-teste aos variados tipos de efluentes (indústrias alimentícias, papeleiras, bebidas, petroquímicas e farmacêutica), sendo que estes organismos pertencem a três níveis tróficos diferentes. Além disso, foi implementado o método de ensaio com bactérias luminescentes, o Microtox, de acordo com a NBR 15411 (ABNT, 2006). Na maioria dos ensaios, os efluentes apresentaram parâmetros físico-químicos dentro dos limites permitidos pela legislação. Mesmo assim, algumas vezes foram observados efeitos nos organismos-teste. Foram utilizados efluentes tratados das ETEI, podendo ser avaliada a sensibilidade de cada organismo a cada efluente do estudo. Para a Indústria Alimentícia 1 foram realizadas coletas de efluente bruto e primário, que se mostraram tóxicos aos três organismos. Essa coleta também foi realizada para a Indústria Farmacêutica, na qual o efluente bruto foi tóxico aos três organismos e o efluente do tratamento primário, foi tóxico à Daphnia similis e à Vibrio fischeri. O efluente bruto da Indústria Alimentícia 2, da Indústria de Papel e Celulose 2 e da Indústria de Bebidas foram coletados e avaliados ecotoxicologicamente por meio do ensaio Microtox, demonstrando toxicidade aguda com baixos valores de CE(I)50 para todas as indústrias. Alguns parâmetros físicoquímicos das indústrias foram correlacionados com a toxicidade do efluente final para Daphnia similis, Danio rerio e Vibrio fischeri por meio da correlação de Spearman. O teste não paramétrico Mann-Whitney foi usado para comparar grupos de parâmetros físico-químicos que apresentaram presença ou ausência de toxicidade. Em alguns efluentes tratados das ETEI das Indústrias Alimentícia 1, Alimentícia 2, de Papel e Celulose 2 e Petroquímica 1, foram observadas respostas biológicas das bactérias aos efluentes, o efeito hormesis, que indica que a amostra não possui toxicidade aguda, mas é muito provável que apresente toxicidade crônica.

Análise do efeito do envelhecimento e da doença pulmonar obstrutiva crônica sobre a limitação ao fluxo expiratório por meio da técnica de pressão expiratória negativa

O termo limitação ao fluxo expiratório (LFE) refere-se a uma condição na qual o fluxo expiratório máximo obtido durante um ciclo da respiração espontânea é menor que o previsto e permanece constante apesar do aumento do gradiente pressórico. A LFE pode estar presente durante o envelhecimento pulmonar fisiológico, e em afecções pulmonares obstrutivas, como na doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC). A aferição direta para determinar a LFE requer a mensuração do volume pela relação entre o fluxo e a pressão transpulmonar, porém é um método invasivo. Os testes usualmente empregados estão baseados na comparação da curva fluxo-volume expiratório máximo e corrente, porém estas técnicas requerem alto grau de colaboração do indivíduo e podem gerar alteração do tônus muscular brônquico. Estudos sugerem que a Técnica de Pressão Expiratória Negativa (NEP) pode ser aplicada para detecção da LFE, sendo um método simples, não invasivo e que não requer esforço dos voluntários. Contudo, índices quantitativos para a avaliação deste fenômeno ainda não foram definidos, assim como também não foram estudadas a LFE no processo de envelhecimento e nos diversos estágios de obstrução das vias aéreas na DPOC. Neste contexto, os objetivos deste estudo foram: (1) avaliar o comportamento da LFE durante o processo de envelhecimento e (2) estudar a LFE presente nos portadores de DPOC. Trata-se de um estudo transversal controlado com avaliação de casos prevalentes, tendo como unidade de avaliação o indivíduo. Os exames realizados incluíram medidas de espirometria e NEP. Foram selecionados indivíduos saudáveis para o grupo envelhecimento separados em três grupos: grupo jovem (GJ), n=17; grupo meia idade (GMI), n=17 e grupo idoso (GI), n=17. No grupo DPOC foram selecionados indivíduos tabagistas e com doença obstrutiva, sendo classificados de acordo com o nível de obstrução sugerido pela espirometria. Essa classificação resultou em cinco categorias: indivíduos normais ao exame espirométrico (NE, n= 18); com distúrbio ventilatório obstrutivo leve (DVOL, n=15); distúrbio ventilatório obstrutivo moderado (DVOM, n= 18); distúrbio ventilatório obstrutivo acentuado (DVOA, n= 18) e distúrbio ventilatório obstrutivo muito acentuado (DVOMA, n= 18). Todos os indivíduos realizaram os exames de NEP e posteriormente foram submetidos à espirometria. No estudo sobre envelhecimento o parâmetro LFE% foi o que melhor caracterizou a LFE, apresentando uma correlação moderada com a idade. Os parâmetros ∆EF0-50% e ∆EF25-75% apresentaram uma correlação razoável com o progredir da idade, possivelmente devido a LFE no idoso apresentar componentes relacionadas às vias aéreas superiores. No grupo DPOC a NEP caracterizou adequadamente a LFE, sendo o melhor parâmetro a LFE%. Alterações significativas também foram encontradas com os parâmetros ∆EF0-50% e ∆EF25-75%. Avaliando-se a influência da idade neste grupo, pode-se observar que a idade é um fator de contribui para a LFE, no entanto, o efeito preponderante foi a gravidade da doença. Pode-se concluir que: (1) a NEP é útil no estudo da LFE em idosos saudáveis; (2) nestes indivíduos a LFE ocorre principalmente nas vias aéreas extratorácicas; (3) que a NEP é útil na avaliação de pacientes com DPOC, e: (4) que os efeitos da DPOC se sobrepõe ao efeito do envelhecimento.

Implementação paralelizada de métodos de resolução de sistemas algébricos na simulação de reservatórios de gás

Desde a década de 1960, devido à pertinência para a indústria petrolífera, a simulação numérica de reservatórios de petróleo tornou-se uma ferramenta usual e uma intensa área de pesquisa. O principal objetivo da modelagem computacional e do uso de métodos numéricos, para a simulação de reservatórios de petróleo, é o de possibilitar um melhor gerenciamento do campo produtor, de maneira que haja uma maximização na recuperação de hidrocarbonetos. Este trabalho tem como objetivo principal paralelizar, empregando a interface de programação de aplicativo OpenMP (Open Multi-Processing), o método numérico utilizado na resolução do sistema algébrico resultante da discretização da equação que descreve o escoamento monofásico em um reservatório de gás, em termos da variável pressão. O conjunto de equações governantes é formado pela equação da continuidade, por uma expressão para o balanço da quantidade de movimento e por uma equação de estado. A Equação da Difusividade Hidráulica (EDH), para a variável pressão, é obtida a partir deste conjunto de equações fundamentais, sendo então discretizada pela utilização do Método de Diferenças Finitas, com a escolha por uma formulação implícita. Diferentes testes numéricos são realizados a fim de estudar a eficiência computacional das versões paralelizadas dos métodos iterativos de Jacobi, Gauss-Seidel, Sobre-relaxação Sucessiva, Gradientes Conjugados (CG), Gradiente Biconjugado (BiCG) e Gradiente Biconjugado Estabilizado (BiCGStab), visando a uma futura aplicação dos mesmos na simulação de reservatórios de gás. Ressalta-se que a presença de heterogeneidades na rocha reservatório e/ou às não-linearidades presentes na EDH para o escoamento de gás aumentam a necessidade de métodos eficientes do ponto de vista de custo computacional, como é o caso de estratégias usando OpenMP.

Application of the fixed point method for solution in time stepping finite element analysis using the inverse vector Jiles-Atherton model

An implementation of the inverse vector Jiles-Atherton model for the solution of non-linear hysteretic finite element problems is presented. The implementation applies the fixed point method with differential reluctivity values obtained from the Jiles-Atherton model. Differential reluctivities are usually computed using numerical differentiation, which is ill-posed and amplifies small perturbations causing large sudden increases or decreases of differential reluctivity values, which may cause numerical problems. A rule based algorithm for conditioning differential reluctivity values is presented. Unwanted perturbations on the computed differential reluctivity values are eliminated or reduced with the aim to guarantee convergence. Details of the algorithm are presented together with an evaluation of the algorithm by a numerical example. The algorithm is shown to guarantee convergence, although the rate of convergence depends on the choice of algorithm parameters. © 2011 IEEE.

An Arbitrary Lagrangian Eulerian Method for Three-Phase Flows with Triple Junction Points

We present a moving mesh method suitable for solving two-dimensional and axisymmetric three-liquid flows with triple junction points. This method employs a body-fitted unstructured mesh where the interfaces between liquids are lines of the mesh system, and the triple junction points (if exist) are mesh nodes. To enhance the accuracy and the efficiency of the method, the mesh is constantly adapted to the evolution of the interfaces by refining and coarsening the mesh locally; dynamic boundary conditions on interfaces, in particular the triple points, are therefore incorporated naturally and accurately in a Finite- Element formulation. In order to allow pressure discontinuity across interfaces, double-values of pressure are necessary for interface nodes and triple-values of pressure on triple junction points. The resulting non-linear system of mass and momentum conservation is then solved by an Uzawa method, with the zero resultant condition on triple points reinforced at each time step. The method is used to investigate the rising of a liquid drop with an attached bubble in a lighter liquid.

Efficient parametric uncertainty analysis within the hybrid Finite Element/Statistical Energy Analysis method

This paper is concerned with the development of efficient algorithms for propagating parametric uncertainty within the context of the hybrid Finite Element/Statistical Energy Analysis (FE/SEA) approach to the analysis of complex vibro-acoustic systems. This approach models the system as a combination of SEA subsystems and FE components; it is assumed that the FE components have fully deterministic properties, while the SEA subsystems have a high degree of randomness. The method has been recently generalised by allowing the FE components to possess parametric uncertainty, leading to two ensembles of uncertainty: a non-parametric one (SEA subsystems) and a parametric one (FE components). The SEA subsystems ensemble is dealt with analytically, while the effect of the additional FE components ensemble can be dealt with by Monte Carlo Simulations. However, this approach can be computationally intensive when applied to complex engineering systems having many uncertain parameters. Two different strategies are proposed: (i) the combination of the hybrid FE/SEA method with the First Order Reliability Method which allows the probability of the non-parametric ensemble average of a response variable exceeding a barrier to be calculated and (ii) the combination of the hybrid FE/SEA method with Laplace's method which allows the evaluation of the probability of a response variable exceeding a limit value. The proposed approaches are illustrated using two built-up plate systems with uncertain properties and the results are validated against direct integration, Monte Carlo simulations of the FE and of the hybrid FE/SEA models. © 2013 Elsevier Ltd.

Dependence of dye regeneration and charge collection on the pore-filling fraction in solid-state dye-sensitized solar cells

Solid-state dye-sensitized solar cells rely on effective infiltration of a solid-state hole-transporting material into the pores of a nanoporous TiO 2 network to allow for dye regeneration and hole extraction. Using microsecond transient absorption spectroscopy and femtosecond photoluminescence upconversion spectroscopy, the hole-transfer yield from the dye to the hole-transporting material 2,2′,7,7′-tetrakis(N,N-di-p- methoxyphenylamine)-9,9'-spirobifluorene (spiro-OMeTAD) is shown to rise rapidly with higher pore-filling fractions as the dye-coated pore surface is increasingly covered with hole-transporting material. Once a pore-filling fraction of ≈30% is reached, further increases do not significantly change the hole-transfer yield. Using simple models of infiltration of spiro-OMeTAD into the TiO2 porous network, it is shown that this pore-filling fraction is less than the amount required to cover the dye surface with at least a single layer of hole-transporting material, suggesting that charge diffusion through the dye monolayer network precedes transfer to the hole-transporting material. Comparison of these results with device parameters shows that improvements of the power-conversion efficiency beyond ≈30% pore filling are not caused by a higher hole-transfer yield, but by a higher charge-collection efficiency, which is found to occur in steps. The observed sharp onsets in photocurrent and power-conversion efficiencies with increasing pore-filling fraction correlate well with percolation theory, predicting the points of cohesive pathway formation in successive spiro-OMeTAD layers adhered to the pore walls. From percolation theory it is predicted that, for standard mesoporous TiO2 with 20 nm pore size, the photocurrent should show no further improvement beyond an ≈83% pore-filling fraction. Solid-state dye-sensitized solar cells capable of complete hole transfer with pore-filling fractions as low as ∼30% are demonstrated. Improvements of device efficiencies beyond ∼30% are explained by a stepwise increase in charge-collection efficiency in agreement with percolation theory. Furthermore, it is predicted that, for a 20 nm pore size, the photocurrent reaches a maximum at ∼83% pore-filling fraction. © 2013 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim.

Development of a biotic index using the correlation of protozoan communities with chemical water quality

A method of comparing data on protozoan communities with chemical parameters is presented. Using data from an extensive survey of the River Hanjiang in China, each species of protozoa has been given a species pollution value (SPV) related to its occurrence in waters with different degrees of pollution. A comprehensive chemical index is calculated for each site based on water quality standards for eight chemical parameters. The index is calculated from the relationship between the observed levels of each chemical at a site, compared with the limits of the drinking water quality standards of the People's Republic of China. From the distribution of each species at sites with differing chemical index values, a SPV is calculated. The SPV for each species is obtained by summing the logarithmic value of 10 times the chemical pollution divided by the number of chemical parameters, then divided by the stations where the species occurs. The community pollution value (CPV), which is the average SPVs of all protozoa at a site, is used to evaluate water quality. The CPV has been shown to have a close correlation with the degree of water pollution. It is not necessary for all the protozoa in a sample to have SPVs listed in this paper, provided at least 56% of the protozoa in a sample have an SPV value, the CPV will be applicable.

Highly efficient photoluminescence of Er2SiO5 films grown by reactive magnetron sputtering method

E2SiO5 thin films were fabricated on Si substrate by reactive magnetron sputtering method with subsequent annealing treatment. The morphology properties of as-deposited films have been studied by scanning electron microscope. The fraction of erbium is estimated to be 23.5 at% based on Rutherford backscattering measurement in as-deposited Er-Si-O film. X-ray diffraction measurement revealed that Er2SiO5 crystalline structure was formed as sample treated at 1100 degrees C for 1 h in O-2 atmosphere. Through proper thermal treatment, the 1.53 mu m Er3+-related emission intensity can be enhanced by a factor of 50 with respect to the sample annealed at 800 degrees C. Analysis of pump-power dependence of Er3+ PL intensity indicated that the upconversion phenomenon could be neglected even under a high photon flux of 10(21) (photons/cm(2)/sec). Temperature-dependent photoluminescence (PL) of Er2SiO5 was studied and showed a weak thermal quenching factor of 2. Highly efficienct photoluminescence of Er2SiO5 films has been demonstrated with Er3+ concentration of 10(22)/cm(3), and it opens a promising way towards future Si-based light source for Si photonics. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Mode Characteristics for Square Resonators With a Metal Confinement Layer

Microsquare resonators laterally confined by SiO2/Au/air multilayer structure are investigated by light ray method with reflection phase-shift of the multiple layers and two-dimensional (2-D) finite-difference time-domain (FDTD) technique. The reflectivity and phase shift of the mode light ray on the sides of the square resonator with the semiconductor/SiO2/Au/air multilayer structure are calculated for TE and TM modes by transfer matrix method. Based on the reflection phase shift and the reflectivity, the mode wavelength and factor are calculated by the resonant condition and the mirror loss, which are in agreement well with that obtained by the FDTD simulation. We find that the mode factor increases greatly with the increase of the SiO2 layer thickness, especially as d < 0.3 mu m. For the square resonator with side length 2 mu m and refractive index 3.2, anticrossing mode couplings are found for confined TE modes at wavelength about 1.6 mu m at d = 0.11 mu m, and confined TM modes at d = 0.71 mu m, respectively.

Subtraction of scattering parameters for adiabatic intrinsic responses of semiconductor lasers

Thermal effects will make chip temperature change with bias current of semiconductor lasers, which results in inaccurate intrinsic response by the conventional subtraction method. In this article, an extended subtraction method of scattering parameters for characterizing adiabatic responses of laser diode is proposed. The pulsed injection operation is used to determine the chip temperature of packaged semiconductor laser, and an optimal injection condition is obtained by investigating the dependence of the lasing wavelength on the width and period of the injection pulse in a relatively wide temperature range. In this case, the scattering parameters of laser diode are measured on adiabatic condition and the adiabatic intrinsic responses of packaged laser diode are first extracted. It is found that the adiabatic intrinsic responses are evidently superior to those without thermal consideration. The analysis results indicate that inclusion of thermal. effects is necessary to acquire accurate intrinsic responses of semiconductor lasers. (C) 2008 Wiley Periodicals, Inc.

Structure dependence of mode edges in photonic crystal waveguide with silicon on insulator

The mode edges of photonic crystal waveguide with triangular lattice based on a silicon-on-insulator slab are investigated by combination of the effective index method and two-dimensional plane wave expansion method. The variations of waveguide-mode edges with structure parameters of photonic crystal are deduced. When the ratio of the radius of air holes to the lattice constrant, r/Lambda, is fixed and the lattice constant of photonic crystal, Lambda, increases, the waveguide-mode edges shift to longer wavelengths. When Lambda is fixed and r/Lambda increases, the waveguide-mode edges shift to shorter wavelengths. Additionally, when r/Lambda and Lambda are both fixed, the radius of the two-row air holes adjacent to the waveguide increases, the waveguide-mode edges shift to shorter wavelengths.

Subtraction of S-parameters for adiabatic small-signal modulation characteristics of laser diode - art. no. 60201V

An extended subtraction method of scattering parameters for characterizing laser diode is introduced in this paper. The intrinsic small-signal response can be directly extracted from the measured transmission coefficients of laser diode by the method. However the chip temperature may change with the injection bias current due to thermal effects, which causes inaccurate intrinsic response by our method. Therefore, how to determine the chip temperature and keep the laser chip adiabatic is very critical when extracting the intrinsic response. To tackle these problems, the dependence of the lasing wavelength of the laser diode on the chip temperature is investigated, and an applicable measurement setup which keeps the chip temperature stable is presented. The scattering parameters of laser diode are measured on diabatic and adiabatic conditions, and the extracted intrinsic responses for both conditions are compared. It is found that the adiabatic intrinsic responses are evidently superior to those without thermal consideration. The analysis indicates that inclusion of thermal effects is necessary to acquire accurate intrinsic response.