Analytical expressions for the flame front speed in the downward combustion of thin solid fuels and comparison to experiments

We derive analytical expressions for the propagation speed of downward combustion fronts of thin solid fuels with a background flow initially at rest. The classical combustion model for thin solid fuels that consists of five coupled reaction-convection-diffusion equations is here reduced into a single equation with the gas temperature as the single variable. For doing so we apply a two-zone combustion model that divides the system into a preheating region and a pyrolyzing region. The speed of the combustion front is obtained after matching the temperature and its derivative at the location that separates both regions.We also derive a simplified version of this analytical expression expected to be valid for a wide range of cases. Flame front velocities predicted by our analyticalexpressions agree well with experimental data found in the literature for a large variety of cases and substantially improve the results obtained from a previous well-known analytical expression

A model for physical activity, bahaviour and energy expenditure assessment in real-life condition

RésuméL'origine de l'obésité, qui atteint des proportions épidémiques, est complexe. Elle est liée au mode de vie et au comportement des individus par rapport à l'activité physique, expression des choix individuels et de l'interaction avec l'environnement. Les mesures du comportement au niveau de l'activité physique des individus face à leur environnement, la répartition des types d'activité physique, la durée, la fréquence, l'intensité, et la dépense énergétique sont d'une grande importance. Aujourd'hui, il y a un manque de méthodes permettant une évaluation précise et objective de l'activité physique et du comportement des individus. Afin de compléter les recherches relatives à l'activité physique, à l'obésité et à certaines maladies, le premier objectif du travail de thèse était de développer un modèle pour l'identification objective des types d'activité physique dans des conditions de vie réelles et l'estimation de la dépense énergétique basée sur une combinaison de 2 accéléromètres et 1 GPS. Le modèle prend en compte qu'une activité donnée peut être accomplie de différentes façons dans la vie réelle. Les activités quotidiennes ont pu être classées en 8 catégories, de sédentaires à actives, avec une précision de 1 min. La dépense énergétique a pu peut être prédite avec précision par le modèle. Après validation du modèle, le comportement des individus de l'activité physique a été évalué dans une seconde étude. Nous avons émis l'hypothèse que, dans un environnement caractérisé par les pentes, les personnes obèses sont tentées d'éviter les pentes raides et de diminuer la vitesse de marche au cours d'une activité physique spontanée, ainsi que pendant les exercices prescrits et structurés. Nous avons donc caractérisé, par moyen du modèle développé, le comportement des individus obèses dans un environnement vallonné urbain. La façon dont on aborde un environnement valloné dans les déplacements quotidiens devrait également être considérée lors de la prescription de marche supplémentaire afin d'augmenter l'activité physique.SummaryOrigin of obesity, that reached epidemic proportion, is complex and may be linked to different lifestyle and physical activity behaviour. Measurement of physical activity behaviour of individuals towards their environment, the distribution of physical activity in terms of physical activity type, volume, duration, frequency, intensity, and energy expenditure is of great importance. Nowadays, there is a lack of methods for accurate and objective assessment of physical activity and of individuals' physical activity behaviour. In order to complement the research relating physical activity to obesity and related diseases, the first aim of the thesis work was to develop a model for objective identification of physical activity types in real-life condition and energy expenditure based on a combination of 2 accelerometers and 1 GPS device. The model takes into account that a given activity can be achieved in many different ways in real life condition. Daily activities could be classified in 8 categories, as sedentary to active physical activity, within 1 min accuracy, and physical activity patterns determined. The energy expenditure could be predicted accurately with an accuracy below 10%. Furthermore, individuals' physical activity behaviour is expression of individual choices and their interaction with the neighbourhood environment. In a second study, we hypothesized that, in an environment characterized by inclines, obese individuals are tempted to avoid steep positive slopes and to decrease walking speed during spontaneous outdoor physical activity, as well as during prescribed structured bouts of exercise. Finally, we characterized, by mean of the developed model, the physical activity behaviour of obese individuals in a hilly urban environment. Quantifying how one tackles hilly environment or avoids slope in their everyday displacements should be also considered while prescribing extra walking in free-living conditions in order to increase physical activity.

Effect of initial conditions on the speed of reaction-diffusion fronts

The effect of initial conditions on the speed of propagating fronts in reaction-diffusion equations is examined in the framework of the Hamilton-Jacobi theory. We study the transition between quenched and nonquenched fronts both analytically and numerically for parabolic and hyperbolic reaction diffusion. Nonhomogeneous media are also analyzed and the effect of algebraic initial conditions is also discussed

Assessing High-Speed Internet Access in the State of Iowa, October 2000

Report for the Iowa Utilities Board and the Iowa Department of Economic Development

Assessing High-Speed Internet Access in the State of Iowa: Second Assessment, February 2002

Report for Iowa Utilities Board

Assessing High-Speed Internet Access in the State of Iowa: Third Assessment, May 2003

Report for the Iowa Utilities Board.

Speed of reaction-diffusion fronts in spatially heterogeneous media

The front speed problem for nonuniform reaction rate and diffusion coefficient is studied by using singular perturbation analysis, the geometric approach of Hamilton-Jacobi dynamics, and the local speed approach. Exact and perturbed expressions for the front speed are obtained in the limit of large times. For linear and fractal heterogeneities, the analytic results have been compared with numerical results exhibiting a good agreement. Finally we reach a general expression for the speed of the front in the case of smooth and weak heterogeneities

Speed of reaction-transport processes

We present an approach to determining the speed of wave-front solutions to reaction-transport processes. This method is more accurate than previous ones. This is explicitly shown for several cases of practical interest: (i) the anomalous diffusion reaction, (ii) reaction diffusion in an advective field, and (iii) time-delayed reaction diffusion. There is good agreement with the results of numerical simulations

Speed of wave-front solutions to hyperbolic reaction-diffusion equations

The asymptotic speed problem of front solutions to hyperbolic reaction-diffusion (HRD) equations is studied in detail. We perform linear and variational analyses to obtain bounds for the speed. In contrast to what has been done in previous work, here we derive upper bounds in addition to lower ones in such a way that we can obtain improved bounds. For some functions it is possible to determine the speed without any uncertainty. This is also achieved for some systems of HRD (i.e., time-delayed Lotka-Volterra) equations that take into account the interaction among different species. An analytical analysis is performed for several systems of biological interest, and we find good agreement with the results of numerical simulations as well as with available observations for a system discussed recently

Enhanced diastolic reflections on arterial pressure pulse during exercise recovery

RESUMEDurant la phase de récupération d'un exercice de course à pied d'intensité maximale ou submaximale, une augmentation de la pression artérielle systolique centrale (aortique) résultant de la réflexion des ondes de pouls sur l'arbre vasculaire est constatée chez l'individu en bonne santé. En diastole cependant, l'impact de la réflexion de ces ondes de pouls sur la pression centrale demeure inconnu durant la récupération d'un exercice.Nous avons évalué les ondes de pouls centrales systolique et diastolique chez onze athlètes d'endurance durant la phase de récupération d'un exercice de course à pied dans des conditions d'effort maximal (sur tapis de course) et lors d'un effort submaximal lors d'une course à pied de 4000 mètres en plein air sur terrain mixte.Pour chaque sujet et lors des deux exercices, l'onde de pouls a été mesurée au niveau radial par tonométrie d'aplanation durant une phase de repos précédant l'exercice, puis à 5, 15, 25, 35 et 45 minutes après la fin de l'exercice. En utilisant une fonction mathématique de transfert, l'onde de pouls centrale a été extrapolée à partir de l'onde de pouls radiale. En compilant la forme de l'onde de pouls centrale avec une mesure simultanée de la pression artérielle brachiale, un index d'augmentation de l'onde de pouls en systole (Alx) et en diastole (Als) peut être calculé, reflétant l'augmentation des pressions résultant de la réflexion des ondes sur l'arbre vasculaire périphérique.A 5 minutes de la fin de l'exercice, les deux index ont été mesurés moindres que ceux mesurés lors de la phase précédant celui-ci. Lors des mesures suivantes, Alx est resté bas, alors que Aid a progressivement augmenté pour finalement dépasser la valeur de repos après 45 minutes de récupération. Le même phénomène a été constaté pour les deux modalités d'exercice (maximal ou submaximal). Ainsi, au-delà de quelques minutes de récupération après un exercice de course d'intensité maximale ou submaximale, nous avons montré par ces investigations que les ondes de pouls réfléchies en périphérie augmentent de façon sélective la pression centrale en diastole chez l'athlète d'endurance.ABSTRACTDuring recovery from a maximal or submaximal aerobic exercise, augmentation of central (aortic) systolic pressure by reflected pressure waves is blunted in healthy humans. However, the extent to which reflected pressure waves modify the central pulse in diastole in these conditions remains unknown. We evaluated systolic and diastolic central reflected waves in 11 endurance-trained athletes on recovery from a maximal running test on a treadmill (treadmill-max) and a 4000m run in field conditions. On both occasions in each subject, the radial pulse was recorded with applanation tonometry in the resting preexercise state and then 5, 15, 25, 35, and 45 minutes after exercise termination. From the central waveform, as reconstructed by application of a generalized transfer function, we computed a systolic (Alx) and a diastolic index (Aid) of pressure augmentation by reflections. At 5 minutes, both indices were below preexercise. At further time-points, Alx remained low, while Aid progressively increased, to overshoot above preexercise at 45 minutes. The same behavior was observed with both exercise types. Beyond the first few minutes of recovery following either maximal or submaximal aerobic exercise, reflected waves selectively augment the central pressure pulse in diastole, at least in endurance- trained athletes.

Long-distance wound signalling in arabidopsis

The leaves of all plants use elaborate and inducible defence systems to protect themselves. A wide variety of such defences are known and they include defence chemicals such as alkaloids, phenolics and terpenes, physical structures ranging from fibre cells to silica deposits, and a wide variety of defence proteins many of which target digestive processes in herbivores. It has long been known that the defence responses of plants under attack by insects are not restricted to the site of attack. Instead, if a leaf is damaged, defence can be triggered in other parts of the plant body, for example in distal leaves or even in roots and flowers. This raises the question of what are the organ-to-organ signals that coordinate this process. Several hypotheses have been proposed. These include the long-distance transfer of chemical signals through the plant vasculature, hydraulic signals that may transit through the xylem, and electrical signals that would move through living tissues such as the phloem. Much evidence for each of these scenarios has been published. In this thesis we took advantage of the fact that many plant defence responses are regulated by a signal transduction pathway based on a molecule called jasmonic acid. We used this molecule, one of its derivatives (jasmonoyl-isoleucine), and some of the genes it regulates as markers. Using these we investigated the possible role of the electrical signals in the leaf- to-leaf activation of the jasmonate pathway. We found that feeding insects stimulate easily detected electrical activity in the leaves of Arabidopsis thaliana and we used non-invasive surface electrodes to record this activity. This approach showed that jasmonate pathway activity and the electrical activity provoked by mechanical wounding occurred within identical spatial boundaries. Measurements of the apparent speed of surface potentials agreed well with previous velocity estimates for the speed of leaf-to-leaf signals that activate the jasmonate pathway. Using this knowledge we were able to investigate the effects of current injection into Arabidopsis leaves. This resulted in the strong expression of many jasmonate-regulated genes. All these results showed that electrical activity and the activation of jasmonate signalling were highly correlated. In order to test for possible causal links between the two processes, we conducted a small-scale reverse genetic screen on a series of T-DNA insertion mutants in ion channel genes and in other genes encoding proteins such as proton pumps. This screen, which was based on surface potential measurements, revealed that mutations in genes related to ionotropic glutamate receptors in animals had impaired electrical activity after wounding. Combining mutation of two of these glutamate-receptor-like genes in a double mutant reduced the response of leaves to current injection. When a leaf of this double mutant was wounded it failed to transmit a long-distance signal to a distal leaf. This result distinguished the double mutant from the wild-type plant and provides the first genetic evidence that electrical signalling is necessary to coordinate defence responses between organs in plants. - Les feuilles des plantes disposent de systèmes de défense inductibles très élaborés. Un grand nombre de ces systèmes de défenses sont connus et sont basés sur des composés chimiques comme les alcaloïdes, les composés phénoliques ou les terpènes, des systèmes physiques allant de la production de cellules fibreuses aux cristaux de silice ainsi qu'un grand nombre de protéines de défense ciblant le processus digestif des herbivores. Il est connu dépuis longtemps que la réponse défensive de la plante face à l'attaque pas un insecte n'est pas seulement localisée au niveau de la zone d'attaque. A la place, si une feuille est attaquée, les systèmes de défense peuvent être activés ailleurs dans la plante, comme par exemple dans d'autres feuilles, les racines ou même les fleurs. Ces observations soulèvent la question de la nature des signaux d'organes à organes qui régulent ces systèmes. Plusieurs hypothèses ont été formulées; une ou plusieures molécules pourraient être véhiculées dans la plante grâce au système vasculaire, un signal hydraulique transmis au travers du xylème ou encore des signaux électriques transmis par les cellules comme dans le phloème par exemple. De nombreuses études ont été publiées sur ces différentes hypothèses. Dans ce travail de thèse, nous avons choisi d'utiliser à notre avantage le fait que de nombreuses réponses de défense de la plante sont régulées par une même voie de signalisation utilisant l'acide jasmonique. Nous avons utilisé comme marqueurs cette molécule, un de ses dérivés (le jasmonoyl-isoleucine) ainsi que certains des gènes que l'acide jasmonique régule. Nous avons alors testé l'implication de la transmission de signaux électriques dans l'activation de la voie du jasmonate de feuille à feuille. Nous avons découvert que les insectes qui se nourrissent de feuilles d'Arabidopsis thaliana activent un signal électrique que nous avons pu mesurer grâce à une technique non invasive d'électrodes de surface. Les enregistrements ont montré que la génération de signaux électriques et l'activation de la voie du jasmonate avaient lieu aux mêmes endroits. La mesure de la vitesse de déplacement des impulsions électriques correspond aux estimations faites concernant l'activation de la voie du jasmonate. Grâce à cela, nous avons pu tester l'effet d'injection de courant électrique dans les feuilles d'Arabidopsis. La conséquence a été une forte expression de nombreux gènes de la voie du jasmonate, suggérant une forte corrélation entre l'activité électrique et l'activation de la voie du jasmonate. Afin de tester le lien de cause entre ces deux phénomènes, nous avons entrepris un criblage génétique sur une série de mutants d'insertion à l'ADN-T dans des gènes de canaux ioniques et d'autres gènes d'intérêt comme les gènes des pompes à protons. Ce criblage, basé sur la mesure de potentiels de surface, a permis de montrer que plusieurs mutations de gènes liés aux récepteurs au glutamate ionotropique présentent une baisse drastique de leurs activités électriques après une blessure mécanique des feuilles par rapport au type sauvage. Par la combinaison de deux mutations de ces récepteurs au glutamate en un double mutant, on obtient une réponse à la stimulation électrique encore plus faible. Quand une feuille du double mutant est blessée, elle est incapable de transmettre un signal à longue distance vers une feuille éloignée. Ce résultat permet de distinguer le double mutant de la plante sauvage et amène la première preuve génétique que l'activité électrique est nécessaire pour coordonner les réponses de défense entre les organes chez les plantes.

Investigation of A High-Speed Law Enforcement Pursuit involving Toledo Police Department and the Tama County Sheriff's Office, 2002

Investigative report produced by Iowa Citizens' Aide/Ombudsman

A combined ear sensor for pulse oximetry and carbon dioxide tension monitoring: accuracy in critically ill children.

IMPLICATIONS: A new combined ear sensor was tested for accuracy in 20 critically ill children. It provides noninvasive and continuous monitoring of arterial oxygen saturation, arterial carbon dioxide tension, and pulse rate. The sensor proved to be clinically accurate in the tested range.

Assessing High-Speed Internet Access in the State of Iowa: Fourth Assessment, December 2004

The primary objective of the Fourth Assessment is to evaluate the level of progress in the deployment of high-speed Internet technologies in the State of Iowa.

Methodology for studying the numerical speed of sound in finite differences schemes

The space and time discretization inherent to all FDTD schemesintroduce non-physical dispersion errors, i.e. deviations ofthe speed of sound from the theoretical value predicted bythe governing Euler differential equations. A generalmethodologyfor computing this dispersion error via straightforwardnumerical simulations of the FDTD schemes is presented.The method is shown to provide remarkable accuraciesof the order of 1/1000 in a wide variety of twodimensionalfinite difference schemes.