Simulation of gas flow over a micro cylinder

Gas flow over a micro cylinder is simulated using both a compressible Navier-Stokes solver and a hybrid continuum /particle approach. The micro cylinder flow has low Reynolds number because of the small length scale and the low speed, which also indicates that the rarefied gas effect exists in the flow. A cylinder having a diameter of 20 microns is simulated under several flow conditions where the Reynolds number ranges from 2 to 50 and the Mach number varies from 0.1 to 0.8. It is found that the low Reynolds number flow can be compressible even when the Mach number is less than 0.3, and the drag coefficient of the cylinder increases when the Reynolds number decreases. The compressible effect will increase the pressure drag coefficient although the friction coefficient remains nearly unchanged. The rarefied gas effect will reduce both the friction and pressure drag coefficients, and the vortex in the flow may be shrunk or even disappear.

Development of an efficient particle approach for micro-scale gas flow simulations

The micro-scale gas flows are usually low-speed flows and exhibit rarefied gas effects. It is challenging to simulate these flows because traditional CFD method is unable to capture the rarefied gas effects and the direct simulation Monte Carlo (DSMC) method is very inefficient for low-speed flows. In this study we combine two techniques to improve the efficiency of the DSMC method. The information preservation technique is used to reduce the statistical noise and the cell-size relaxed technique is employed to increase the effective cell size. The new cell-size relaxed IP method is found capable of simulating micro-scale gas flows as shown by the 2D lid-driven cavity flows.

Influence Of Micro-Impurity On Protein Crystal Growth Studied By The Etch Figure Method

The investigation of the effect of micro impurity on crystal growth by optical microscopy has been validated. The results showed that the growth rate of a lysozyme crystal was affected even if the concentration of impurity of fluorescent-labeled lysozyme (abbreviation, F-lysozyme) was very small. Different concentrations of F-lysozyme had different effects on crystal growth rate. The growth rate decreased much more as F-lysozyme concentration increased. The density of incorporated F-lysozyme on different grown layers of a lysozyme crystal during crystal growth was obtained from the results of flat-bottomed etch pits density. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Boiling heat transfer enhancement by using micro-pin-finned surface for electronics cooling

For efficiently cooling electronic components with high heat flux, experiments were conducted to study the flow boiling heat transfer performance of FC-72 over square silicon chips with the dimensions of 10 × 10 × 0.5 mm3. Four kinds of micro-pin-fins with the dimensions of 30 × 60, 30 × 120, 50 × 60, 50 × 120 μm2 (thickness, t × height, h) were fabricated on the chip surfaces by the dry etching technique for enhancing boiling heat transfer. A smooth surface was also tested for comparison. The experiments were made at three different fluid velocities (0.5, 1 and 2 m/s) and three different liquid subcoolings (15, 25 and 35 K). The results were compared with the previous published data of pool boiling. All micro-pin-fined surfaces show a considerable heat transfer enhancement compared with a smooth surface. Flow boiling can remarkably decrease wall superheat compared with pool boiling. At the velocities lower than 1 m/s, the micro-pin-finned surfaces show a sharp increase in heat flux with increasing wall superheat. For all surfaces, the maximum allowable heat flux, qmax, for the normal operation of LSI chips increases with fluid velocity and subcooling. For all micro-pin-finned surfaces, the wall temperature at the critical heat flux (CHF) is less than the upper limit for the reliable operation of LSI chips, 85◦C. The largest value of qmax can reach nearly 148 W/cm2 for micro-pin-finned chips with the fin height of 120 μm at the fluid velocity of 2 m/s and the liquid subcooling of 35 K. The perspectives for the boiling heat transfer experiment of the prospective micro-pin-finned sur- faces, which has been planned to be made in the Drop Tower Beijing/NMLC in the future, are also presented.

Chemical and mineralogical characterization of micro-inclusions in diamonds

Secondary-ion mass spectrometry (SIMS), electron probe analysis (EPMA), analytical scanning electron microscopy (SEM) and infrared (IR) spectroscopy were used to determine the chemical composition and the mineralogy of sub-micrometer inclusions in cubic diamonds and in overgrowths (coats) on octahedral diamonds from Zaire, Botswana, and some unknown localities.

The inclusions are sub-micrometer in size. The typical diameter encountered during transmission electron microscope (TEM) examination was 0.1-0.5 µm. The micro-inclusions are sub-rounded and their shape is crystallographically controlled by the diamond. Normally they are not associated with cracks or dislocations and appear to be well isolated within the diamond matrix. The number density of inclusions is highly variable on any scale and may reach 10^(11) inclusions/cm^3 in the most densely populated zones. The total concentration of metal oxides in the diamonds varies between 20 and 1270 ppm (by weight).

SIMS analysis yields the average composition of about 100 inclusions contained in the sputtered volume. Comparison of analyses of different volumes of an individual diamond show roughly uniform composition (typically ±10% relative). The variation among the average compositions of different diamonds is somewhat greater (typically ±30%). Nevertheless, all diamonds exhibit similar characteristics, being rich in water, carbonate, SiO_2, and K_2O, and depleted in MgO. The composition of micro-inclusions in most diamonds vary within the following ranges: SiO_2, 30-53%; K_2O, 12-30%; CaO, 8-19%; FeO, 6-11%; Al_2O_3, 3-6%; MgO, 2-6%; TiO_2, 2-4%; Na_2O, 1-5%; P_2O_5, 1-4%; and Cl, 1-3%. In addition, BaO, 1-4%; SrO, 0.7-1.5%; La_2O_3, 0.1-0.3%; Ce_2O_3, 0.3-0.5%; smaller amounts of other rare-earth elements (REE), as well as Mn, Th, and U were also detected by instrumental neutron activation analysis (INAA). Mg/(Fe+Mg), 0.40-0.62 is low compared with other mantle derived phases; K/ AI ratios of 2-7 are very high, and the chondrite-normalized Ce/Eu ratios of 10-21 are also high, indicating extremely fractionated REE patterns.

SEM analyses indicate that individual inclusions within a single diamond are roughly of similar composition. The average composition of individual inclusions as measured with the SEM is similar to that measured by SIMS. Compositional variations revealed by the SEM are larger than those detected by SIMS and indicate a small variability in the composition of individual inclusions. No compositions of individual inclusions were determined that might correspond to mono-mineralic inclusions.

IR spectra of inclusion- bearing zones exhibit characteristic absorption due to: (1) pure diamonds, (2) nitrogen and hydrogen in the diamond matrix; and (3) mineral phases in the micro-inclusions. Nitrogen concentrations of 500-1100 ppm, typical of the micro-inclusion-bearing zones, are higher than the average nitrogen content of diamonds. Only type IaA centers were detected by IR. A yellow coloration may indicate small concentration of type IB centers.

The absorption due to the micro-inclusions in all diamonds produces similar spectra and indicates the presence of hydrated sheet silicates (most likely, Fe-rich clay minerals), carbonates (most likely calcite), and apatite. Small quantities of molecular CO_2 are also present in most diamonds. Water is probably associated with the silicates but the possibility of its presence as a fluid phase cannot be excluded. Characteristic lines of olivine, pyroxene and garnet were not detected and these phases cannot be significant components of the inclusions. Preliminary quantification of the IR data suggests that water and carbonate account for, on average, 20-40 wt% of the micro-inclusions.

The composition and mineralogy of the micro-inclusions are completely different from those of the more common, larger inclusions of the peridotitic or eclogitic assemblages. Their bulk composition resembles that of potassic magmas, such as kimberlites and lamproites, but is enriched in H_2O, CO_3, K_2O, and incompatible elements, and depleted in MgO.

It is suggested that the composition of the micro-inclusions represents a volatile-rich fluid or a melt trapped by the diamond during its growth. The high content of K, Na, P, and incompatible elements suggests that the trapped material found in the micro-inclusions may represent an effective metasomatizing agent. It may also be possible that fluids of similar composition are responsible for the extreme enrichment of incompatible elements documented in garnet and pyroxene inclusions in diamonds.

The origin of the fluid trapped in the micro-inclusions is still uncertain. It may have been formed by incipient melting of a highly metasomatized mantle rocks. More likely, it is the result of fractional crystallization of a potassic parental magma at depth. In either case, the micro-inclusions document the presence of highly potassic fluids or melts at depths corresponding to the diamond stability field in the upper mantle. The phases presently identified in the inclusions are believed to be the result of closed system reactions at lower pressures.

Evolução geológica do Complexo Quirino, Terreno Paraíba do Sul, Setor Central da Faixa Ribeira, com base em dados isotópicos de Sm-Nd e Sr

A área estudada está inserida na Faixa Ribeira, Segmento Central da Província Mantiqueira (Almeida et al., 1973, 1977, 1981), que representa um cinturão de dobramentos e empurrões gerado no Neo-proterozóico/Cambriano, durante a Orogênese Brasiliana, na borda sul/sudeste do Cráton do São Francisco (Almeida, 1971, 1977; Cordani et al., 1967, 1973; Cordani & Brito Neves, 1982; Teixeira & Figueiredo, 1991). Neste contexto, o Complexo Quirino é o embasamento retrabalhado do Terreno Paraíba do Sul (Heilbron et al., 2004). O Complexo Quirino é formado por extensos corpos de ortognaisses foliados a homogêneos, leuco a mesocráticos, de granulometria média à grossa, composicionalmente variando entre granitóides tonalíticos/granodioríticos a graníticos, e apresentando enclaves de rochas ultramáficas, máficas e cálcio-silicáticas (ricas em tremolita). Os ortognaisses tonalíticos/granodioríticos apresentam porfiroblastos de plagioclásio e a hornblenda como máfico principal, contrastando com os de composição granítica que apresentam porfiroblastos de K-feldspato e biotita predominante. Como acessórios aparecem zircão, titanita, apatita e epidoto. Também estão associados a estes ortognaisses, granitóides neoproterozóicos que formam corpos individualizados ou lentes anatéticas no conjunto paleoproterozóico. Estes são compostos predominantemente por biotita gnaisse e hornblenda-biotita gnaisse. A análise litogeoquímicas dos ortognaisses do Complexo Quirino demonstrou a existência de duas séries magmáticas distintas. A primeira pertencente à série cálcio-alcalina de alto-K apresenta uma composição mais expandida granítica-adamelítica/granodioritica/tonalítica e é correlacionável aos bt-ortognaisses e alguns hb-bt-ortognaisses. Os ortognaisses da série médio-K apresentam composição predominantemente tonalítica, sendo correlacionáveis à maioria dos hornblenda-biotita gnaisses. Enclaves lenticulares de metapiroxeníticos e anfibolíticos ocorrem em muitos afloramentos. Também ocorrem granitóides neoproterozóicos de composição graníticas a quartzo-monzoníticas O estudo isotópico de Sm-Nd e Sr demonstrou que os ortognaisses da série cálcio-alcalina de alto-K e aqueles da série cálcio-alcalina de médio-K possuem idades modelo TDM variando entre paleoproterozóicas a arqueanas, consistentes com dados U-Pb em zircão publicados na literatura. A série cálcio-alcalina de alto-K é mais antiga (2308 9,2 Ma a 2185 8 Ma) do que a série calcio-alcalina de médio-K (2169 3 a 2136 14 Ma) e a existência de zircões herdados com idades mínimas de 2846 Ma e 2981 Ma para série de médio-K e 3388 16 para série de alto-K. Os granitóides brasilianos possuem idades de cristalização neoproterozóica correlacionada a Orogênese Brasiliana (602 a 627 Ma) (Viana, 2008; Valladares et al., 2002)./Com base nos dados de Sr e Sm-Nd foi possível caracterizar 4 grupos distintos. Os grupos 1 e 2 são formados por rochas de idade paleoproterozóica (2,1 a 2,3 Ga) com idades modelo TDM variando de 2,9 e 3,4 Ga, εNd entre -8,1 e -5,8 e 87Sr/86Sr(t) = 0,694707 (Grupo 1) e TDM variando de 2,5 a 2,7 Ga, εNd entre -5,8 e -3,1 e 87Sr/86Sr(t) = 0,680824 (Grupo 2), formados no paleoproterozóico com contribuição de uma crosta arqueana. O grupo 3 é formado por rochas juvenis de idade paleoproterozóica, com idades de cristalização variando entre 2,0 e 2,2 Ga e com idades modelo TDM variando de 2,1 a 2,2 Ga e εNd entre + 1,5 e + 1,2. O grupo 4 é formado durante o neoproterozóico (645 Ma) por rochas possivelmente de idade paleoproterozóico com idades modelo TDM igual a 1,7 Ga e εNd igual a -8,3.

As práticas de saúde do enfermeiro e do agente comunitário de saúde na visita domiciliar da Estratégia Saúde da Família

Esta pesquisa teve como objetivo conhecer os sentidos atribuídos pelos enfermeiros e agentes comunitários de saúde da Estratégia Saúde da Família do município do Rio de Janeiro/RJ acerca das práticas de saúde desenvolvidas na visita domiciliar. É um estudo descritivo, de natureza qualitativa e teve como abordagem metodológica a hermenêutica-dialética. O cenário foi a cidade do Rio de Janeiro/RJ, em duas Unidades Básicas de Saúde da Família (UBSF) da Área Programática 3.1. Os sujeitos foram 08 enfermeiros e 07 agentes comunitários de saúde (ACSs) atuantes nas UBSF selecionadas. A coleta de dados foi realizada entre janeiro e março de 2010, por meio de entrevistas semi-estruturadas e para a avaliação dos resultados utilizou-se a técnica de análise de conteúdo proposta por Bardin. A partir dos resultados alcançados foi possível elaborar três categorias de estudo: a primeira trata das práticas de saúde do enfermeiro e do ACS na Estratégia Saúde da Família (ESF); a segunda aborda a visita domiciliar do enfermeiro e do ACS, a qual inclui subcategorias sobre o trabalho em equipe na visita domiciliar, as dificuldades na realização da visita domiciliar, o planejamento da visita domiciliar, o vínculo entre enfermeiro, ACS e família na visita domiciliar e a interação profissional do enfermeiro e do ACS na visita domiciliar; a última categoria trata dos sentidos atribuídos pelos enfermeiros e ACSs acerca das práticas de saúde desenvolvidas na visita domiciliar, as quais incluem subcategorias sobre as práticas de saúde do enfermeiro e do ACS na visita domiciliar e as opiniões sobre a visita domiciliar. Com a análise dos dados constatou-se que os enfermeiros e os ACS's desenvolvem diversas práticas de saúde na ESF, com destaque para as práticas de cuidado. As práticas de cuidado do enfermeiro na visita domiciliar estão voltadas para a investigação das necessidades de saúde e realização das atividades assistenciais. Já as do ACS estão voltadas para a identificação de demandas. A escuta ativa, a observação da estrutura física, da alimentação e das relações familiares e a educação em saúde são as principais práticas de cuidado realizadas em conjunto por estes profissionais na visita domiciliar. O percentual de visitas domiciliares semanais do enfermeiro está abaixo do esperado, sendo que a principal justificativa para este baixo índice é a sobrecarga de trabalho na UBSF. Ficou evidente que a interação profissional entre enfermeiro e ACS na visita domiciliar é pequena, pois diversas vezes, o ACS está presente na visita domiciliar do enfermeiro apenas como acompanhante. Por fim, pode-se constatar que o cuidado desenvolvido por enfermeiros e por ACSs é distinto. A prática de cuidado que o enfermeiro desenvolve na visita domiciliar é específica, destinada às famílias com prioridades de saúde e a que o ACS desenvolve é mais ampla, voltada para todas as famílias da microárea. Estas conclusões demonstram a necessidade de estimular enfermeiros e ACSs a (re)pensarem as práticas de saúde desenvolvidas na visita domiciliar, bem como a compreenderem e discutirem seus papéis e a interação nesta atividade.

Síntese e Polimerização da 2-Fenil-2-oxazolina assistidas por Micro-ondas

Atualmente, a irradiação por micro-ondas tem se mostrado uma boa fonte de energia para a realização de sínteses orgânicas, devido a uma série de vantagens que essa nova tecnologia apresenta. Entretanto, ainda existem poucos estudos sobre polimerizações assistidas por micro-ondas. Neste trabalho foram realizadas a síntese da 2-fenil-2-oxazolina e a sua polimerização, em solução e em massa, assistidas por micro-ondas e pelo método convencional (térmico). As reações irradiadas por micro-ondas foram feitas empregando-se vaso aberto ou fechado, e nas polimerizações foram usados como iniciadores o iodeto de metila e o eterado de trifluoreto de boro. Os heterocíclicos e os polímeros produzidos foram caracterizados por espectroscopia na região do infravermelho e ressonância magnética nuclear de núcleo de hidrogênio. Para as reações assistidas por micro-ondas os rendimentos foram bons e compatíveis com os obtidos pelo método convencional. Para a reação de síntese da 2-fenil-2-oxazolina o rendimento ficou na faixa de 70% e de suas polimerizações em torno de 80%, sendo as reações irradiadas por micro-ondas realizadas em um tempo reacional muito inferior ao do método térmico. A técnica de irradiação de micro-ondas para as reações estudadas se mostrou eficiente para os parâmetros utilizados na síntese do monômero e na sua polimerização em massa.