Investigation of Vaporized Kerosene Injection and Combustion in a Supersonic Model Combustor

Injection and combustion of vaporized kerosene was experimentally investigated in a Mach 2.5 model combustor at various fuel temperatures and injection pressures. A unique kerosene heating and delivery system, which can prepare heated kerosene up to 820 K at a pressure of 5.5 MPa with negligible fuel coking, was developed. A three-species surrogate was employed to simulate the thermophysical properties of kerosene. The calculated thermophysical properties of surrogate provided insight into the fuel flow control in experiments. Kerosene jet structures at various preheat temperatures injecting into both quiescent environment and a Mach 2.5 crossflow were characterized. It was shown that the use ofvaporized kerosene injection holds the potential of enhancing fuel-air mixing and promoting overall burning. Supersonic combustion tests further confirmed the preceding conjecture by comparing the combustor performances of supercritical kerosene with those of liquid kerosene and effervescent atomization with hydrogen barbotage. Under the similar flow conditions and overall kerosene equivalence ratios, experimental results illustrated that the combustion efficiency of supercritical kerosene increased approximately 10-15% over that of liquid kerosene, which was comparable to that of effervescent atomization.

The Equation of State and Petrogenesis of Komatiite

(1) Equation of State of Komatiite

The equation of state (EOS) of a molten komatiite (27 wt% MgO) was detennined in the 5 to 36 GPa pressure range via shock wave compression from 1550°C and 0 bar. Shock wave velocity, U_S, and particle velocity, U_P, in km/s follow the linear relationship U_S = 3.13(±0.03) + 1.47(±0.03) U_P. Based on a calculated density at 1550°C, 0 bar of 2.745±0.005 glee, this U_S-U_P relationship gives the isentropic bulk modulus K_S = 27.0 ± 0.6 GPa, and its first and second isentropic pressure derivatives, K'_S = 4.9 ± 0.1 and K"_S = -0.109 ± 0.003 GPa^-1.

The calculated liquidus compression curve agrees within error with the static compression results of Agee and Walker [1988a] to 6 GPa. We detennine that olivine (FO₉₄) will be neutrally buoyant in komatiitic melt of the composition we studied near 8.2 GPa. Clinopyroxene would also be neutrally buoyant near this pressure. Liquidus garnet-majorite may be less dense than this komatiitic liquid in the 20-24 GPa interval, however pyropic-garnet and perovskite phases are denser than this komatiitic liquid in their respective liquidus pressure intervals to 36 GPa. Liquidus perovskite may be neutrally buoyant near 70 GPa.

At 40 GPa, the density of shock-compressed molten komatiite would be approximately equal to the calculated density of an equivalent mixture of dense solid oxide components. This observation supports the model of Rigden et al. [1989] for compressibilities of liquid oxide components. Using their theoretical EOS for liquid forsterite and fayalite, we calculate the densities of a spectrum of melts from basaltic through peridotitic that are related to the experimentally studied komatiitic liquid by addition or subtraction of olivine. At low pressure, olivine fractionation lowers the density of basic magmas, but above 14 GPa this trend is reversed. All of these basic to ultrabasic liquids are predicted to have similar densities at 14 GPa, and this density is approximately equal to the bulk (PREM) mantle. This suggests that melts derived from a peridotitic mantle may be inhibited from ascending from depths greater than 400 km.

The EOS of ultrabasic magmas was used to model adiabatic melting in a peridotitic mantle. If komatiites are formed by >15% partial melting of a peridotitic mantle, then komatiites generated by adiabatic melting come from source regions in the lower transition zone (≈500-670 km) or the lower mantle (>670 km). The great depth of incipient melting implied by this model, and the melt density constraint mentioned above, suggest that komatiitic volcanism may be gravitationally hindered. Although komatiitic magmas are thought to separate from their coexisting crystals at a temperature =200°C greater than that for modern MORBs, their ultimate sources are predicted to be diapirs that, if adiabatically decompressed from initially solid mantle, were more than 700°C hotter than the sources of MORBs and derived from great depth.

We considered the evolution of an initially molten mantle, i.e., a magma ocean. Our model considers the thermal structure of the magma ocean, density constraints on crystal segregation, and approximate phase relationships for a nominally chondritic mantle. Crystallization will begin at the core-mantle boundary. Perovskite buoyancy at > 70 GPa may lead to a compositionally stratified lower mantle with iron-enriched mangesiowiistite content increasing with depth. The upper mantle may be depleted in perovskite components. Olivine neutral buoyancy may lead to the formation of a dunite septum in the upper mantle, partitioning the ocean into upper and lower reservoirs, but this septum must be permeable.

(2) Viscosity Measurement with Shock Waves

We have examined in detail the analytical method for measuring shear viscosity from the decay of perturbations on a corrugated shock front The relevance of initial conditions, finite shock amplitude, bulk viscosity, and the sensitivity of the measurements to the shock boundary conditions are discussed. The validity of the viscous perturbation approach is examined by numerically solving the second-order Navier-Stokes equations. These numerical experiments indicate that shock instabilities may occur even when the Kontorovich-D'yakov stability criteria are satisfied. The experimental results for water at 15 GPa are discussed, and it is suggested that the large effective viscosity determined by this method may reflect the existence of ice VII on the Rayleigh path of the Hugoniot This interpretation reconciles the experimental results with estimates and measurements obtained by other means, and is consistent with the relationship of the Hugoniot with the phase diagram for water. Sound waves are generated at 4.8 MHz at in the water experiments at 15 GPa. The existence of anelastic absorption modes near this frequency would also lead to large effective viscosity estimates.

(3) Equation of State of Molybdenum at 1400°C

Shock compression data to 96 GPa for pure molybdenum, initially heated to 1400°C, are presented. Finite strain analysis of the data gives a bulk modulus at 1400°C, K'_S. of 244±2 GPa and its pressure derivative, K'_OS of 4. A fit of shock velocity to particle velocity gives the coefficients of U_S = C_O+S U_P to be C_O = 4.77±0.06 km/s and S = 1.43±0.05. From the zero pressure sound speed, C_O, a bulk modulus of 232±6 GPa is calculated that is consistent with extrapolation of ultrasonic elasticity measurements. The temperature derivative of the bulk modulus at zero pressure, θK_OSθT|_P, is approximately -0.012 GPa/K. A thermodynamic model is used to show that the thermodynamic Grüneisen parameter is proportional to the density and independent of temperature. The Mie-Grüneisen equation of state adequately describes the high temperature behavior of molybdenum under the present range of shock loading conditions.

Capacidade de selamento de três materiais retrobturadores frente à infiltração microbiana por Enterococcus faecalis

O objetivo deste estudo foi comparar a capacidade de selamento apical de três materiais retrobturadores em dentes submetidos à infiltração microbiana por Enterococcus faecalis. Além de analisar a ocorrência da infiltração microbiana em relação à variável tempo. Para tal, foram utilizados 80 caninos superiores permanentes humanos extraídos, instrumentados com o sistema rotatório ProTaper Universal (MAILLEFER) e obturados pela técnica de compactação lateral, com dois tipos de cimento endodôntico: Endofill (DENTSPLY) e AH Plus (DENTSPLY). A apicetomia foi realizada com a remoção de 3mm do terço apical e o retropreparo confeccionado com pontas ultrasônicas. As amostras foram subdivididas, aleatoriamente, em 6 grupos com 10 dentes cada, e 2 grupos controles. Os materiais utilizados para a retrobturação foram MTA branco (ANGELUS), IBC BioAggregate (INNOVATIVE BIOCERAMIX INC.) e Acroseal (SEPTODONT). Foram confeccionados dispositivos para fixação dos dentes aos tubos Eppendorfs. As amostras foram inoculadas com cepas de E. faecalis e incubadas a 37C, por um período de 90 dias, para análise da presença de turvação do meio Enterococcosel. Para a realização da análise estatística foram utilizados os seguintes testes: Qui-quadrado com Prova Exata de Fisher e Kruskal-Wallis. Os resultados mostraram que todos os grupos nos quais foi realizada a obturação e a posterior retrobturação apresentaram infiltração. Comparando todos os grupos, não houve diferença significativa entre os materiais testados. Em relação apenas aos materiais retrobturadores, o Acroseal obteve a menor infiltração, seguido do MTA branco e do IBC BioAggregate. As amostras obturadas com o cimento Endofill não apresentaram diferença estatística em relação à variável tempo. Porém, nas amostras obturadas com o cimento AH Plus, houve maior ocorrência de infiltração nas amostras retrobturadas com o IBC BioAggregate e menor infiltração nas amostras retrobturadas com Acroseal, com diferença estatisticamente significante ao nível de 10%.

Resistência à infiltração de glicose de quatro cimentos reparadores

O presente estudo teve como objetivo comparar a qualidade do selamento promovido por 3 cimentos reparadores endodônticos: Ceramicrete, iRoot-BP Plus e BioAggregate, com o ProRoot MTA branco, utilizando o modelo de infiltração de glicose sob pressão. 64 incisivos centrais superiores, recém-extraídos e sem tratamento endodôntico foram selecionados. A instrumentação do canal radicular foi realizada em todos os dentes com brocas Gates-Glidden e limas K-Flexofile (Dentsply Maillefer, Ballaigues Suíça), 1mm aquém do ápice. A patência foraminal foi confirmada a cada instrumento usado. Os dentes tiveram suas coroas removidas padronizando-os em 15mm de comprimento. Foi realizada apicetomia a 3mm do ápice e o preparo da cavidade retrógrada com o auxílio do ultrassom Various 350 (NSKNakanishi Inc., Tóquio, Japão) e da ponta E32D (NSKNakanishi Inc., Tóquio, Japão). As raízes foram distribuídas, randomicamente, em quatro grupos experimentais (n=15): G1Ceramicrete, G2iRoot BP Plus, G3BioAggregate e G4ProRoot MTA branco. Como controle negativo (n=2) foram utilizados dentes hígidos, e como controle positivo (n=2), dentes acessados e com patência confirmada. Os cimentos reparadores foram manipulados seguindo as recomendações do fabricante e inseridos na cavidade retrógrada utilizando a mesma ponta ultrassônica usada no preparo. As amostras foram mantidas na presença de umidade por 72h para o completo endurecimento dos materiais. As raízes foram montadas em um dispositivo de dupla-câmara selada para a infiltração da glicose. Foram utilizados 0,75ml de solução de glicose a 1Mol/L na câmara superior e 0,75ml de água destilada na câmara inferior. Os dispositivos foram conectados a um sistema de distribuição de pressão, que permitiu a infiltração de 32 amostras em uma mesma etapa. A solução de glicose foi forçada apicalmente sob uma pressão de 15psi durante 1 hora. Uma alíquota de 10l foi coletada da câmara inferior para quantificar a glicose infiltrada. A concentração de glicose foi determinada com o auxílio do Kit GlucoseHK (Megazyme, Wicklow, Irlanda) e de um espectrofotômetro de luz visível (Campsec M330, Cambridge, Reino Unido) em um comprimento de onda de 340nm. O teste não-paramétrico Kruskal-Wallis e o teste Dunns foram utilizados na análise estatística. Os resultados encontrados demonstraram que houve diferença significativa entre os grupos experimentais (p=0,0036). O BioAggregate apresentou a maior concentração de glicose-1,85(g/L), seguido do ProRoot MTA-1,2; IRoot BP-0,85 e Ceramicrete-0,75. Não houve diferença entre os três novos cimentos reparadores e o material padrão-ouro (p>0,05). Não houve diferença entre Ceramicrete e iRoot BP Plus (p>0,05), porém estes foram estatisticamente diferentes do BioAggregate (p<0,05). Diante dos resultados obtidos, pode-se concluir que: nenhum dos cimentos testados foi capaz de promover selamento hermético; os três novos cimentos testados não revelaram o mesmo padrão de selamento; os três novos cimentos testados revelaram um padrão de selamento semelhante a do ProRoot MTA branco; e o Ceramicrete e o iRoot BP Plus apresentaram padrão de selamento superior em comparação com o BioAggregate.

High frequency wave propagation in the earth: theory and observation

The wave-theoretical analysis of acoustic and elastic waves refracted by a spherical boundary across which both velocity and density increase abruptly and thence either increase or decrease continuously with depth is formulated in terms of the general problem of waves generated at a steady point source and scattered by a radially heterogeneous spherical body. A displacement potential representation is used for the elastic problem that results in high frequency decoupling of P-SV motion in a spherically symmetric, radially heterogeneous medium. Through the application of an earth-flattening transformation on the radial solution and the Watson transform on the sum over eigenfunctions, the solution to the spherical problem for high frequencies is expressed as a Weyl integral for the corresponding half-space problem in which the effect of boundary curvature maps into an effective positive velocity gradient. The results of both analytical and numerical evaluation of this integral can be summarized as follows for body waves in the crust and upper mantle:

1) In the special case of a critical velocity gradient (a gradient equal and opposite to the effective curvature gradient), the critically refracted wave reduces to the classical head wave for flat, homogeneous layers.

2) For gradients more negative than critical, the amplitude of the critically refracted wave decays more rapidly with distance than the classical head wave.

3) For positive, null, and gradients less negative than critical, the amplitude of the critically refracted wave decays less rapidly with distance than the classical head wave, and at sufficiently large distances, the refracted wave can be adequately described in terms of ray-theoretical diving waves. At intermediate distances from the critical point, the spectral amplitude of the refracted wave is scalloped due to multiple diving wave interference.

These theoretical results applied to published amplitude data for P-waves refracted by the major crustal and upper mantle horizons (the Pg, P*, and Pn travel-time branches) suggest that the 'granitic' upper crust, the 'basaltic' lower crust, and the mantle lid all have negative or near-critical velocity gradients in the tectonically active western United States. On the other hand, the corresponding horizons in the stable eastern United States appear to have null or slightly positive velocity gradients. The distribution of negative and positive velocity gradients correlates closely with high heat flow in tectonic regions and normal heat flow in stable regions. The velocity gradients inferred from the amplitude data are generally consistent with those inferred from ultrasonic measurements of the effects of temperature and pressure on crustal and mantle rocks and probable geothermal gradients. A notable exception is the strong positive velocity gradient in the mantle lid beneath the eastern United States (2 x 10^-3 sec^-1), which appears to require a compositional gradient to counter the effect of even a small geothermal gradient.

New seismic-refraction data were recorded along a 800 km profile extending due south from the Canadian border across the Columbia Plateau into eastern Oregon. The source for the seismic waves was a series of 20 high-energy chemical explosions detonated by the Canadian government in Greenbush Lake, British Columbia. The first arrivals recorded along this profile are on the Pn travel-time branch. In northern Washington and central Oregon their travel time is described by T = Δ/8.0 + 7.7 sec, but in the Columbia Plateau the Pn arrivals are as much as 0.9 sec early with respect to this line. An interpretation of these Pn arrivals together with later crustal arrivals suggest that the crust under the Columbia Plateau is thinner by about 10 km and has a higher average P-wave velocity than the 35-km-thick, 62-km/sec crust under the granitic-metamorphic terrain of northern Washington. A tentative interpretation of later arrivals recorded beyond 500 km from the shots suggests that a thin 8.4-km/sec horizon may be present in the upper mantle beneath the Columbia Plateau and that this horizon may form the lid to a pronounced low-velocity zone extending to a depth of about 140 km.

Resistência de três materiais retrobturadores frente à infiltração microbiana por Enterococcus faecalis

O objetivo deste estudo foi comparar a capacidade de selamento apical de três materiais retrobturadores em dentes submetidos à infiltração microbiana por Enterococcus faecalis. Além de analisar a ocorrência da infiltração microbiana em relação à variável tempo. Para tal, foram utilizados 45 incisivos superiores permanentes humanos extraídos, instrumentados com o sistema rotatório ProTaper Universal (MAILLEFER) e obturados pela técnica Híbrida de Tagger, com cimento endodôntico: AH Plus (DENTSPLY). A apicetomia foi realizada com a remoção de 3mm do terço apical e o retropreparo confeccionado com pontas ultrasônicas. As amostras foram subdivididas, aleatoriamente, em três grupos com 15 dentes cada, e dois grupos controles. Os materiais utilizados para a retrobturação foram MTA branco (ANGELUS), Sealer 26 (Dentsply), Palacos-R (HERAEUS KULZER). Foram confeccionados dispositivos para fixação dos dentes aos tubos Eppendorfs. As amostras foram inoculadas com cepas de E. faecalis e incubadas a 37C, por um período de 60 dias, para análise da presença de turvação do meio Enterococosel. Para a realização da análise estatística foram utilizados os seguintes testes: Quiquadrado pela correção de Yates, Prova Exata de Fisher e pela curva de sobrevivência com os testes Mantel-Cox e o Gehan-Breslow-Wilcoxon. Os resultados mostraram que todos os grupos nos quais foi realizada a obturação e a posterior retrobturação apresentaram infiltração. Comparando todos os grupos, houve diferença significativa entre o Palacos-R e o Sealer 26. Mas não houve diferença significativa entre o Palacos-R e o MTA e nem do MTA com o Sealer 26. Em relação aos materiais retrobturadores, o Palacos-R obteve a menor infiltração, seguido do MTA branco e do Sealer 26.

Implementação de um algoritmo numérico para solução da equação de Christoffel generalizada em acustoelasticidade.

Extensos estudos realizados nas últimas décadas sobre a propagação de ondas ultrassônicas em sólidos levaram ao desenvolvimento de técnicas não destrutivas para a avaliação da segurança e integridade de estruturas e componentes industriais. O interesse na aplicação de técnicas ultrassônicas para medição de tensões aplicadas e residuais decorre da mudança mensurável da velocidade das ondas ultrassônicas na presença de um campo de tensões, fenômeno conhecido como efeito acustoelástico. Uma teoria de acustoelasticidade fornece um meio atrativo e não destrutivo de medir a tensão média ao longo do caminho percorrido pela onda. O estudo da propagação das ondas ultrassônicas em meios homogêneos anisotrópicos sob tensão conduz a um problema não linear de autovalores dado pela equação de Christoffel generalizada. A característica não linear deste problema decorre da interdependência entre as constantes elásticas efetivas do material e as tensões atuantes. A medição experimental de tensões por técnicas ultrassônicas é um problema inverso da acustoelasticidade. Esta dissertação apresenta a implementação de um algoritmo numérico, baseado no método proposto por Degtyar e Rokhlin, para solução do problema inverso da acustoelasticidade em sólidos ortotrópicos sujeitos a um estado plano de tensões. A solução da equação de Christoffel generalizada apresenta dificuldades de natureza numérica e prática. A estabilidade e a precisão do algoritmo desenvolvido, bem como a influência das incertezas na medição experimental das velocidades das ondas ultrassônicas, foram então investigadas. Dados sintéticos para as velocidades das ondas ultrassônicas de incidência oblíqua em uma placa sujeita a um estado plano de tensões foram gerados pela solução direta da equação de Christoffel generalizada para ilustrar a aplicação do algoritmo desenvolvido. O objetivo maior desta dissertação é a disponibilização de uma nova ferramenta de cálculo para suporte às atividades experimentais de medição de tensões por ultrassom no país.

Ensayos no destructivos y su aplicación en la industria.

[ES]Este trabajo tiene dos objetivos principales: El primero es hacer una presentación de los Ensayos No Destructivos (END), para lograr dicho objetivo se responde a las preguntas de cómo, porque y cuando surgieron dichos métodos, así como cual ha sido su evolución histórica y su introducción en la industria. El segundo objetivo principal es la aplicación de tres END (los líquidos penetrantes, los ultrasonidos y las partículas magnéticas) en la industria, para ello se desarrolla el procedimiento a seguir por estas tres técnicas en codos de tubería sin soldadura.

Diseño de un sistema de monitorización de estructuras de procesamiento paralelo.

[ES]Este proyecto consiste en el diseño de un sistema de monitorización de estructuras (SHM) con procesamiento paralelo. Los sistemas SHM sirven para analizar la integridad de estructuras y detectar daños en las mismas. El sistema diseñado utiliza la técnica de ondas ultrasónicas superficiales. Integra todos los circuitos electrónicos para generar y adquirir las señales. También incluye un procesador para tratar las señales y detectar los daños de la estructura. El sistema se ha diseñado para conectar varios equipos en paralelo

Report on sonic tracking of salmon - Ribble Estuary, 1980-82

The report looks at trials and results of sonic tracking devices. The report includes an appendix on a salmon tracking exercise using oxygen sensing ultrasonic transmitting tags which was carried out on the Ribble Estuary during the period 8th July 1982 to 19th July, 1982. The tags used were developed and manufactured by Aberdeen University and Zootelemetry Research Laboratory Ltd. of Aberdeen, working under contract from the Water Research Centre.

Determinação por ultrassom de constantes elásticas de pastilhas de alumina utilizadas em varetas combustíveis de reatores nucleares.

Pastilhas de dióxido de urânio (UO2) são empregadas como combustível nos reatores nucleares de potência, onde as condições operacionais introduzem elevados gradientes térmicos nas pastilhas. Potências elevadas propiciam a fusão da parte central das pastilhas. O inchamento das pastilhas de dióxido de urânio (UO2), decorrente dos produtos de fissão, pode causar o trincamento do material, em função disso, o estudo do seu comportamento mecânico é importante. Esse trabalho avaliou a aplicação de método ultrassônico na obtenção de constantes elásticas. Em função das dificuldades no manuseio do material nuclear, optou-se por um estudo comparativo em pastilhas de alumina (Al2O3). Foram fabricados e usados dois conjuntos de 10 pastilhas de Al2O3 com densidades de 92% e 96%. Foi desenvolvida técnica ultrassônica por transmissão obtendo medidas do tempo de percurso de ondas ultrassônicas, longitudinais e transversais, usadas para a determinação das constantes elásticas do material. Equações relacionando a velocidade da onda ultrassônica ao módulo de elasticidade, módulo de cisalhamento e coeficiente de Poisson, permitiram obter essas constantes elásticas, que apresentaram excelente concordância com a literatura disponível para o Al2O3.

Estudo da precisão e da exatidão da técnica da birrefringência acústica na avaliação de tensões residuais e aplicadas.

Este trabalho apresenta um procedimento numérico para o estudo da precisão e da exatidão da técnica de birrefringência acústica como usada no Instituto de Engenharia Nuclear (IEN) para avaliação de tensões residuais e aplicadas em estruturas metálicas. Esse procedimento deverá ser incorporado posteriormente ao módulo de processamento de sinal do sistema ultrassônico utilizado no Laboratório de Ultrassom do IEN para levar em conta, de forma automática e sistemática, as incertezas nos dados de entrada e as suas propagações ao longo dos cálculos efetuados. A birrefringência acústica é geralmente definida a partir das velocidades de duas ondas ultrassônicas volumétricas de incidência normal e ortogonais entre si. A birrefringência pode ser definida diretamente a partir dos tempos de percurso dessas duas ondas, uma vez que elas percorrem o mesmo espaço físico. Os tempos de percurso das ondas podem ser assim considerados como as variáveis primárias de interesse. Por meio da teoria da acustoelasticidade é possível relacionar a birrefringência acústica com as tensões atuantes no material explorando o fato da velocidade da onda ultrassônica ser afetada pela presença de um campo de tensões. Nesta dissertação elaborou-se um conjunto de planilhas eletrônicas no aplicativo Microsoft Excel para efetuar de forma automática todos os cálculos necessários ao objetivo proposto, levando em conta as incertezas nos dados, sua propagação ao longo dos cálculos e o número de dígitos significativos nos resultados. Como exemplo do procedimento desenvolvido, o estudo da precisão e da exatidão na determinação das tensões em uma viga de aço sob flexão pela técnica da birrefringência acústica é apresentado. Como valor de referência, para fins do cálculo da exatidão alcançada, utilizou-se uma solução analítica derivada da teoria clássica da resistência de materiais. Os resultados encontrados indicaram uma razoável precisão, com um erro relativo menor do que 8%, e uma baixa exatidão, menor do que 57%, nos pontos da viga sujeitos às maiores tensões principais de flexão.

Three-dimensional ultrasound imaging.

This review is about the development of three-dimensional (3D) ultrasonic medical imaging, how it works, and where its future lies. It assumes knowledge of two-dimensional (2D) ultrasound, which is covered elsewhere in this issue. The three main ways in which 3D ultrasound may be acquired are described: the mechanically swept 3D probe, the 2D transducer array that can acquire intrinsically 3D data, and the freehand 3D ultrasound. This provides an appreciation of the constraints implicit in each of these approaches together with their strengths and weaknesses. Then some of the techniques that are used for processing the 3D data and the way this can lead to information of clinical value are discussed. A table is provided to show the range of clinical applications reported in the literature. Finally, the discussion relating to the technology and its clinical applications to explain why 3D ultrasound has been relatively slow to be adopted in routine clinics is drawn together and the issues that will govern its development in the future explored.