A kinetic theory description for external spherical flows with arbitrary Knudsen number by a moment method

The Maxwell integral equations of transfer are applied to a series of problems involving flows of arbitrary density gases about spheres. As suggested by Lees a two sided Maxwellian-like weighting function containing a number of free parameters is utilized and a sufficient number of partial differential moment equations is used to determine these parameters. Maxwell's inverse fifth-power force law is used to simplify the evaluation of the collision integrals appearing in the moment equations. All flow quantities are then determined by integration of the weighting function which results from the solution of the differential moment system. Three problems are treated: the heat-flux from a slightly heated sphere at rest in an infinite gas; the velocity field and drag of a slowly moving sphere in an unbounded space; the velocity field and drag torque on a slowly rotating sphere. Solutions to the third problem are found to both first and second-order in surface Mach number with the secondary centrifugal fan motion being of particular interest. Singular aspects of the moment method are encountered in the last two problems and an asymptotic study of these difficulties leads to a formal criterion for a "well posed" moment system. The previously unanswered question of just how many moments must be used in a specific problem is now clarified to a great extent.

Small scale turbulence in high Karlovitz number premixed flames

The purpose of this thesis is to characterize the behavior of the smallest turbulent scales in high Karlovitz number (Ka) premixed flames. These scales are particularly important in the two-way coupling between turbulence and chemistry and better understanding of these scales will support future modeling efforts using large eddy simulations (LES). The smallest turbulent scales are studied by considering the vorticity vector, ω, and its transport equation.

Due to the complexity of turbulent combustion introduced by the wide range of length and time scales, the two-dimensional vortex-flame interaction is first studied as a simplified test case. Numerical and analytical techniques are used to discern the dominate transport terms and their effects on vorticity based on the initial size and strength of the vortex. This description of the effects of the flame on a vortex provides a foundation for investigating vorticity in turbulent combustion.

Subsequently, enstrophy, ω² = ω • ω, and its transport equation are investigated in premixed turbulent combustion. For this purpose, a series of direct numerical simulations (DNS) of premixed n-heptane/air flames are performed, the conditions of which span a wide range of unburnt Karlovitz numbers and turbulent Reynolds numbers. Theoretical scaling analysis along with the DNS results support that, at high Karlovitz number, enstrophy transport is controlled by the viscous dissipation and vortex stretching/production terms. As a result, vorticity scales throughout the flame with the inverse of the Kolmogorov time scale, τ_η, just as in homogeneous isotropic turbulence. As τ_η is only a function of the viscosity and dissipation rate, this supports the validity of Kolmogorov’s first similarity hypothesis for sufficiently high Ka numbers (Ka ≳ 100). These conclusions are in contrast to low Karlovitz number behavior, where dilatation and baroclinic torque have a significant impact on vorticity within the flame. Results are unaffected by the transport model, chemical model, turbulent Reynolds number, and lastly the physical configuration.

Next, the isotropy of vorticity is assessed. It is found that given a sufficiently large value of the Karlovitz number (Ka ≳ 100) the vorticity is isotropic. At lower Karlovitz numbers, anisotropy develops due to the effects of the flame on the vortex stretching/production term. In this case, the local dynamics of vorticity in the strain-rate tensor, S, eigenframe are altered by the flame. At sufficiently high Karlovitz numbers, the dynamics of vorticity in this eigenframe resemble that of homogeneous isotropic turbulence.

Combined, the results of this thesis support that both the magnitude and orientation of vorticity resemble the behavior of homogeneous isotropic turbulence, given a sufficiently high Karlovitz number (Ka ≳ 100). This supports the validity of Kolmogorov’s first similarity hypothesis and the hypothesis of local isotropy under these condition. However, dramatically different behavior is found at lower Karlovitz numbers. These conclusions provides/suggests directions for modeling high Karlovitz number premixed flames using LES. With more accurate models, the design of aircraft combustors and other combustion based devices may better mitigate the detrimental effects of combustion, from reducing CO₂ and soot production to increasing engine efficiency.

Theoretical investigations of experimental gravitation

This thesis has two basic themes: the investigation of new experiments which can be used to test relativistic gravity, and the investigation of new technologies and new experimental techniques which can be applied to make gravitational wave astronomy a reality.

Advancing technology will soon make possible a new class of gravitation experiments: pure laboratory experiments with laboratory sources of non-Newtonian gravity and laboratory detectors. The key advance in techno1ogy is the development of resonant sensing systems with very low levels of dissipation. Chapter 1 considers three such systems (torque balances, dielectric monocrystals, and superconducting microwave resonators), and it proposes eight laboratory experiments which use these systems as detectors. For each experiment it describes the dominant sources of noise and the technology required.

The coupled electro-mechanical system consisting of a microwave cavity and its walls can serve as a gravitational radiation detector. A gravitational wave interacts with the walls, and the resulting motion induces transitions from a highly excited cavity mode to a nearly unexcited mode. Chapter 2 describes briefly a formalism for analyzing such a detector, and it proposes a particular design.

The monitoring of a quantum mechanical harmonic oscillator on which a classical force acts is important in a variety of high-precision experiments, such as the attempt to detect gravitational radiation. Chapter 3 reviews the standard techniques for monitoring the oscillator; and it introduces a new technique which, in principle, can determine the details of the force with arbitrary accuracy, despite the quantum properties of the oscillator.

The standard method for monitoring the oscillator is the "amplitude- and-phase" method (position or momentum transducer with output fed through a linear amplifier). The accuracy obtainable by this method is limited by the uncertainty principle. To do better requires a measurement of the type which Braginsky has called "quantum nondemolition." A well-known quantum nondemolition technique is "quantum counting," which can detect an arbitrarily weak force, but which cannot provide good accuracy in determining its precise time-dependence. Chapter 3 considers extensively a new type of quantum nondemolition measurement - a "back-action-evading" measurement of the real part X₁ (or the imaginary part X₂) of the oscillator's complex amplitude. In principle X₁ can be measured arbitrarily quickly and arbitrarily accurately, and a sequence of such measurements can lead to an arbitrarily accurate monitoring of the classical force.

Chapter 3 describes explicit gedanken experiments which demonstrate that X₁ can be measured arbitrarily quickly and arbitrarily accurately, it considers approximate back-action-evading measurements, and it develops a theory of quantum nondemolition measurement for arbitrary quantum mechanical systems.

In Rosen's "bimetric" theory of gravity the (local) speed of gravitational radiation v_g is determined by the combined effects of cosmological boundary values and nearby concentrations of matter. It is possible for v_g to be less than the speed of light. Chapter 4 shows that emission of gravitational radiation prevents particles of nonzero rest mass from exceeding the speed of gravitational radiation. Observations of relativistic particles place limits on v_g and the cosmological boundary values today, and observations of synchrotron radiation from compact radio sources place limits on the cosmological boundary values in the past.

Spin wave resonance in ferromagnetic films

The objective of this investigation has been a theoretical and experimental understanding of ferromagnetic resonance phenomena in ferromagnetic thin films, and a consequent understanding of several important physical properties of these films. Significant results have been obtained by ferromagnetic resonance, hysteresis, torque magnetometer, He ion backscattering, and X-ray fluorescence measurements for nickel-iron alloy films.

Taking into account all relevant magnetic fields, including the applied, demagnetizing, effective anisotropy and exchange fields, the spin wave resonance condition applicable to the thin film geometry is presented. On the basis of the simple exchange interaction model it is concluded that the normal resonance modes of an ideal film are expected to be unpinned. The possibility of nonideality near the surface of a real film was considered by means of surface anisotropy field, inhomogeneity in demagnetizing field and inhomogeneity of magnetization models. Numerical results obtained for reasonable parameters in all cases show that they negligibly perturb the resonance fields and the higher order mode shapes from those of the unpinned modes of ideal films for thicknesses greater than 1000 Å. On the other hand for films thinner than 1000 Å the resonance field deviations can be significant even though the modes are very nearly unpinned. A previously unnoticed but important feature of all three models is that the interpretation of the first resonance mode as the uniform mode of an ideal film allows an accurate measurement of the average effective demagnetizing field over the film volume. Furthermore, it is demonstrated that it is possible to choose parameters which give indistinguishable predictions for all three models, making it difficult to uniquely ascertain the source of spin pinning in real films from resonance measurements alone.

Spin wave resonance measurements of 81% Ni-19% Fe coevaporated films 30 to 9000 Å thick, at frequencies from 1 to 8 GHz, at room temperature, and with the static magnetic field parallel and perpendicular to the film plane have been performed. A self-consistent analysis of the results for films thicker than 1000 Å, in which multiple excitations can be observed, shows for the first time that a unique value of exchange constant A can only be obtained by the use of unpinned mode assignments. This evidence and the resonance behavior of films thinner than 1000 Å strongly imply that the magnetization at the surfaces of permalloy films is very weakly pinned. However, resonance measurements alone cannot determine whether this pinning is due to a surface anisotropy, an inhomogeneous demagnetizing field or an inhomogeneous magnetization. The above analysis yields a value of 4πM=10,100 Oe and A = (1.03 ± .05) x 10^-6 erg/cm for this alloy. The ability to obtain a unique value of A suggests that spin wave resonance can be used to accurately characterize the exchange interaction in a ferromagnet.

In an effort to resolve the ambiguity of the source of pinning of the magnetization, a correlation of the ratio of magnetic moment and X-ray film thickness with the value of effective demagnetizing field 4πNM as determined from resonance, for films 45 to 300 Å has been performed. The remarkable agreement of both quantities and a comparison with the predictions of five distinct models, strongly imply that the thickness dependence of both quantities is related to a thickness dependent average saturation magnetization, which is far below 10,100 Oe for very thin films. However, a series of complementary experiments shows that this large decrease of average saturation magnetization cannot be simply explained by either oxidation or interdiffusion processes. It can only be satisfactorily explained by an intrinsic decrease of the average saturation magnetization for very thin films, an effect which cannot be justified by any simple physical considerations.

Recognizing that this decrease of average saturation magnetization could be due to an oxidation process, a correlation of resonance measurements, He ion backscattering, X-ray fluorescence and torque magnetometer measurements, for films 40 to 3500 Å thick has been performed. On basis of these measurements it is unambiguously established that the oxide layer on the surface of purposefully oxidized 81% Ni-19% Fe evaporated films is predominantly Fe-oxide, and that in the oxidation process Fe atoms are removed from the bulk of the film to depths of thousands of angstroms. Extrapolation of results for pure Fe films indicates that the oxide is most likely α-Fe₂O₃. These conclusions are in agreement with results from old metallurgical studies of high temperature oxidation of bulk Fe and Ni-Fe alloys. However, X-ray fluorescence results for films oxidized at room temperature, show that although the preferential oxidation of Fe also takes place in these films, the extent of this process is by far too small to explain the large variation of their average saturation magnetization with film thickness.

Efeitos de dois regimes de aplicação de clodronato dissódico na reabsorção radicular e movimentação dentária em Rattus norvegicus

O objetivo dos autores foi avaliar microscopicamente, a influência de dois regimes de aplicação do clodronato dissódico na movimentação dentária e reabsorção radicular de Rattus novergicus. Foram utilizados 63 ratos, adultos, machos, com dentição permanente completa e peso aproximado de 300g. Os animais foram divididos em três grupos com 21 espécimes cada: Grupo Controle, animais submetidos à movimentação dentária induzida sem aplicação do medicamento; Grupo A, animais submetidos à movimentação com aplicação do Clodronato por via subcutânea em dias alternados; Grupo B, animais submetidos à movimentação e aplicação da droga por via subcutânea apenas no quinto e décimo segundo dias. Para avaliar os eventos celulares que ocorrem durante todo o ciclo de movimentação, os grupos foram subdivididos em três, com sete animais cada um e foi realizada a eutanásia no sétimo, décimo e décimo quarto dias. Este procedimento foi realizado com anestesia por inalação de dietil-éter e administração intra-abdominal de 40mg/Kg de pentobarbital sódico. As peças foram incluídas em parafina e os cortes teciduais (4-6m), corados por Hematoxilina-Eosina, foram usados para observações gerais e avaliação quantitativa em microscópio de luz. A análise dos resultados foi feita utilizando análise de variância (ANOVA) e o teste de Tukey foi utilizado para comparações múltiplas entre as médias. Foi considerado o nível de significância em 5%. A taxa de movimentação foi menor no Grupo A quando comparado ao grupo controle sendo estatisticamente significante (p< 0,01). No Grupo B, a taxa de movimentação foi menor que no grupo controle e maior que no Grupo A, porém sem significância estatística. Para as variáveis lacunas de reabsorção e número de osteoclastos houve diferença estatisticamente significativa quando o grupo controle foi comparado aos dois outros grupos. De acordo com os resultados, o Clodronato reduz a reabsorção radicular e a movimentação dentária, mas este último aspecto pode ser minimizado a depender do regime de aplicação do medicamento.

Validade e confiabilidade do Questionário de Qualidade de Vida para Pacientes Orto-cirúrgicos (B-OQLQ)

O Orthognathic Quality of Life Questionnaire (OQLQ) foi desenvolvido em 2000 e validado em 2002, com o objetivo de analisar os impactos e benefícios do tratamento orto-cirúrgico na qualidade de vida dos pacientes. O objetivo deste trabalho foi avaliar a validade de construto e confiabilidade da versão brasileira deste instrumento, B-OQLQ, para verificar se, no processo de adaptação transcultural, as propriedades psicométricas do questionário original foram mantidas. Para tal, foi realizado um estudo seccional com uma amostra composta por cento e um pacientes com necessidade de tratamento ortodôntico-cirúrgico no Hospital Universitário Pedro Ernesto (HUPE) e na Faculdade de Odontologia da Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ), utilizando o B-OQLQ na forma de autopreenchimento. A média de idade dos pacientes foi de 26,51 (dp= 9,25), sendo a maioria do sexo feminino (58,42%; n=59) e maior que 21 anos (n=68, 67,33%). Quanto ao tipo de cirurgia, 42,57% (n=43) da amostra necessitavam fazer procedimento cirúrgico que envolveria as duas bases ósseas, 16,83% (n=17) necessitavam operar apenas uma das bases ósseas e para 40,59% (n=41) dos pacientes ainda não era possível definir qual o tipo de cirurgia seria necessária. Uma ortodontista treinada examinou os dentes dos pacientes para registrar o Índice de Dentes Cariados, Perdidos e Obturados (CPOD). A validade de construto foi acessada através do teste de correlação de Spearman entre as pontuações do B-OQLQ e do questionário Oral Health Impact Profile (OHIP-14) e das pontuações do B-OQLQ com as pontuações obtidas através de indicadores subjetivos e objetivos de saúde. A confiabilidade foi acessada em termos de consistência interna e estabilidade (teste-reteste), utilizando-se o alfa de Cronbach e o Coeficiente de Correlação Intraclasse (CCI), respectivamente. Os escores do B-OQLQ se correlacionaram significativamente com: o escore total do OHIP-14 (rs=0,70, p<0,001), a saúde bucal percebida (rs=-0,24, p=0,02), a qualidade de vida medida por um item único de avaliação (rs=-0,29, p=0,03), a satisfação com a aparência física (rs=-0,40, p<0,001) e a satisfação com a aparência facial (rs=-0,39, p=0,0001). Foi encontrada uma associação entre a faixa etária e o escore total do B-OQLQ (p=0,0012), sendo que pacientes maiores de 21 anos obtiveram escores mais elevados que pacientes mais novos. A associação entre o escore total do B-OQLQ e o tipo de cirurgia não foi estatisticamente significativa. O alfa de Cronbach e o CCI foram 0,95 e 0,90, respectivamente. Os domínios do B-OQLQ que mais causaram impacto na qualidade de vida foram aspectos sociais da deformidade (13,0; dp= 10,54) e estética facial (11,81; dp= 6,23). A versão brasileira do questionário OQLQ se mostrou um instrumento válido e confiável, com boas propriedades psicométricas podendo, portanto, ser considerada um instrumento apropriado para acessar o impacto da deformidade dentofacial na qualidade de vida de pacientes portadores desta condição.

Nonlinear magnetic vortex dynamics in a circular nanodot excited by spin-polarized current

We investigate analytically and numerically nonlinear vortex spin torque oscillator dynamics in a circular magnetic nanodot induced by a spin-polarized current perpendicular to the dot plane. We use a generalized nonlinear Thiele equation including spin-torque term by Slonczewski for describing the nanosize vortex core transient and steady orbit motions and analyze nonlinear contributions to all forces in this equation. Blue shift of the nano-oscillator frequency increasing the current is explained by a combination of the exchange, magnetostatic, and Zeeman energy contributions to the frequency nonlinear coefficient. Applicability and limitations of the standard nonlinear nano-oscillator model are discussed.

Análisis de prestaciones de variador de frecuencia SINAMICS en Control Vectorial de velocidad y de par.

[ES]En este Trabajo de Fin de Grado se expone el análisis de prestaciones de variador de frecuencia SINAMICS G120. El variador ha sido controlado mediante el software de control TIA Portal, con el que se han realizado ensayos en el control vectorial de velocidad y de par.

Avaliação da idade e maturação óssea em crianças cardiopatas

O estudo do crescimento e desenvolvimento é essencial para a Ortodontia, pois cada criança possui um padrão único. Na presença de doenças sistêmicas como as cardiopatias, um exame mais detalhado deve ser feito, uma vez que estas podem alterar o crescimento e desenvolvimento. Um dos métodos mais utilizados nesta avaliação é a análise da calcificação dos ossos da mão e punho. Porém, as modificações no tamanho e forma das vértebras cervicais vêm sendo muito utilizadas nas últimas décadas pelo fato de ser realizada em radiografias cefalométricas laterais, rotineiramente utilizadas no diagnóstico ortodôntico. Inicialmente, os objetivos deste trabalho foram verificar a correlação entre os métodos de obtenção da idade óssea e dos estágios de maturação óssea que utilizam os indicadores presentes na região de mão e punho e os presentes nas vértebras cervicais em um grupo de crianças cardiopatas e não cardiopatas. A partir da correlação positiva e significativa, utilizou-se o método das vértebras cervicais para comparar a idade óssea, a diferença entre idade óssea e cronológica e os estágios de maturação óssea entre crianças cardiopatas e não cardiopatas. A amostra foi formada por 120 crianças com idades entre 4,83 a 14,66 anos, atendidas no Ambulatório de Pediatria do Hospital Universitário Pedro Ernesto. Entre estas, 73 eram cardiopatas, todas portadoras de cardiopatias congênitas cianóticas e 47 não cardiopatas, que faziam apenas acompanhamento de rotina, com idades médias de 9,3 e 8,9 anos respectivamente. A idade e maturação óssea foram verificadas através de radiografias cefalométricas laterais e carpais. A determinação da idade óssea foi realizada pelo método de Mito et al. nas radiografias cefalométricas laterais e pelo método de Greulich e Pyle nas radiografias carpais. E, os estágios de maturação óssea foram obtidos pelo método de Hassel e Farman nas radiografias cefalométricas laterais e pelo método de Singer nas radiografias carpais. A correlação entre os métodos de obtenção da idade óssea e dos estágios de maturação óssea apresentou valores positivos e significativos; tanto para o grupo cardiopata, com r = 0,478 (p<0,001) para idade óssea e r = 0,616 (p<0,001) para os estágios de maturação óssea, quanto para o grupo não cardiopata, com r = 0,366 (p=0,024) para idade óssea e r = 0,613 (p<0,001) para os estágios de maturação óssea. As idades ósseas não apresentaram diferença significativa entre os grupos (p=0,394). As diferenças entre as idades cronológicas e ósseas não apresentaram diferença significativa tanto no grupo cardiopata (p=0,418), quanto para o grupo não cardiopata (p=0,143). Também não foram encontradas diferenças significativas entre os grupos quando avaliada a quantidade de crianças que apresentavam idade óssea atrasada em relação à idade cronológica (p=0,395). O mesmo ocorreu quando avaliados os gêneros masculino (p = 0,060) e feminino (p = 0,313). A distribuição da amostra pelos estágios de maturação óssea não apresentou diferenças significativas entre os grupos (p=0,447). Os resultados do presente trabalho sugerem que a cardiopatia congênita, nesta faixa etária avaliada, não altera o padrão de maturação óssea analisado pelas vértebras cervicais.

A influência da espessura óssea na medição da altura da borda alveolar em imagens de tomografia computadorizada de feixe cônico e espiral

Imagens de tomografia computadorizada (TC) permitem a visualização, sem distorções ou sobreposições, do complexo maxilo-facial, principalmente do osso alveolar. Estudos demonstraram boa reprodutibilidade e precisão da mensuração da altura da borda alveolar, todavia a influência da espessura óssea ainda é pouco descrita. Através da comparação com a mensuração direta, o objetivo deste estudo foi avaliar a precisão, reprodutibilidade e a influência da espessura óssea, na mensuração da altura da borda alveolar em imagens volumétricas e imagens bidimensionais multiplanares em TC de feixe cônico (TCFC) e em TC espiral (TCE). Utilizando 10 mandíbulas secas de humanos, 57 dentes anteriores foram tomografados em equipamentos iCAT (Imaging Science International, Hatfield, PA, EUA) e Brilliance 64 canais (Philips Eletronics, Eindhoven, Holanda), ambos utilizando voxels de 0,25 mm. Através de imagens volumétricas (3D) e imagens bidimensionais (2D) de cortes multiplanares, foi comparada a mensuração da altura da borda alveolar dessas imagens com a mensuração direta nas mandíbulas, feita por vestibular e lingual, por três avaliadores, com o auxílio de um paquímetro, totalizando 114 bordas alveolares medidas. Alta reprodutibilidade intra-avaliador (0,999 a 0,902) e interavaliador (0,998 e 0,868) foi observada através do índice de correlação intraclasse (ICC). Observou-se alta correlação entre a mensuração direta e indireta da altura da borda alveolar em imagens 2D, sendo r=0,923** e 0,916**, e em imagens 3D, com r=0,929** e 0,954*, em TCFC e TCE, respectivamente. Imagens 2D superestimam a altura da borda alveolar em 0,32 e 0,49 mm e imagens 3D em 0,34 e 0,30 mm, em TCFC e TCE respectivamente. Quando o osso alveolar apresenta espessura de no mínimo 0,6 mm a média da diferença entre medidas diretas e indiretas é de 0,16 e 0,28 mm em imagens 2D e de 0,12 e 0,03 mm em imagens 3D para TCFC e TCE respectivamente, sendo que 95% do limite de concordância varia de -0,46 a 0,79 mm e -0,32 a 0,88 mm em imagens 2D, e de -0,64 a 0,67 mm e -0,57 a 0,62 mm em imagens 3D, para TCFC e TCE respectivamente. Quando o osso alveolar é mais fino do que 0,6 mm a TC é imprecisa, pois 95% do limite de concordância variou de -1,74 a 5,42 mm e -1,64 a 5,42 mm em imagens 2D, e de -3,70 a 4,28 mm e -3,49 a 4,25 mm em imagens 3D, para TCFC e TCE respectivamente. Conclui-se que a mensuração da altura da borda alveolar através de imagens tomográficas apresenta alta reprodutibilidade, sendo que quando a borda alveolar apresenta pelo menos 0,6 mm, a precisão da mensuração é alta, todavia quando esta espessura é menor do que 0,6 mm a técnica é imprecisa.

Higher order vortex gyrotropic modes in circular ferromagnetic nanodots

Magnetic vortex that consists of an in-plane curling magnetization configuration and a needle-like core region with out-of-plane magnetization is known to be the ground state of geometrically confined submicron soft magnetic elements. Here magnetodynamics of relatively thick (50-100 nm) circular Ni80Fe20 dots were probed by broadband ferromagnetic resonance in the absence of external magnetic field. Spin excitation modes related to the thickness dependent vortex core gyrotropic dynamics were detected experimentally in the gigahertz frequency range. Both analytical theory and micromagnetic simulations revealed that these exchange dominated modes are flexure oscillations of the vortex core string with n = 0,1,2 nodes along the dot thickness. The intensity of the mode with n = 1 depends significantly on both dot thickness and diameter and in some cases is higher than the one of the uniform mode with n = 0. This opens promising perspectives in the area of spin transfer torque oscillators.

Self-Similarity and helical symmetry in vortex generator flow simulations

According to experimental observations, the vortices generated by vortex generators have previously been observed to be self-similar for both the axial (u(z)) and azimuthal (u(circle minus)) velocity profiles. Further, the measured vortices have been observed to obey the criteria for helical symmetry. This is a powerful result, since it reduces the highly complex flow to merely four parameters. In the present work, corresponding computer simulations using Reynolds-Averaged Navier-Stokes equations have been carried out and compared to the experimental observations. The main objective of this study is to investigate how well the simulations can reproduce the physics of the flow and if the same analytical model can be applied. Using this model, parametric studies can be significantly reduced and, further, reliable simulations can substantially reduce the costs of the parametric studies themselves.

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.