Lurking in ULIRGs: Molecular Gas in local Merging Galaxies

Mergers and interacting galaxies are pivotal to the evolution of galaxies in the universe. They are the sites of prodigious star formation and key to understanding the starburst processes: the physical and chemical properties and the dynamics of the molecular gas. ULIRGs or Ultraluminous Infrared Galaxies are a result of many of these mergers. They host extreme starbursts, AGNs, and mergers. They are the perfect laboratory to probe the connection between starbursts, black hole accretion and mergers and to further our understanding of star formation and merging.

NGC 6240 and Arp 220 can be considered the founding members of this very active class of objects. They are in different stages of merging and hence are excellent case studies to further our understanding about the merging process. We have imaged the dense star-forming regions of these galaxies at sub-arcsec resolution with CARMA C and B Configurations (2" and 0.5 - 0.8"). Multi-band imaging allows excitation analysis of HCN, HCO⁺, HNC, and CS along with CO transitions to constrain the properties of the gas. Our dataset is unique in that we have observed these lines at similar resolutions and high sensitivity which can be used to derive line ratios of faint high excitation lines.

Arp 220 has not had confirmed X-ray AGN detections for either nuclei. However, our observations indicate HCN/HNC ratios consistent with the chemistry of X-ray Dominated Regions (XDRs) -- a likely symptom of AGN. We calculated the molecular Hydrogen densities using each of the molecular species and conclude that assuming abundances of HNC and HCO⁺ similar to those in galactic sources are incorrect in the case of ULIRGs. The physical conditions in the dense molecular gas in ULIRGs alter these abundances. The derived H2 volume densities are ~ 5 x 10⁴ cm^-3 in both Arp 220 nuclei and ~ 10⁴ cm^-3 in NGC 6240.

Gas laser discharge noise and its effect on the laser output

A large portion of the noise in the light output of a laser oscillator is associated with the noise in the laser discharge. The effect of the discharge noise on the laser output has been studied. The discharge noise has been explained through an ac equivalent circuit of the laser discharge tube.

The discharge noise corresponds to time-varying spatial fluctuations in the electron density, the inverted population density and the dielectric permittivity of the laser medium from their equilibrium values. These fluctuations cause a shift in the resonant frequencies of the laser cavity. When the fluctuation in the dielectric permittivity of the laser medium is a longitudinally traveling wave (corresponding to the case in which moving striations exist in the positive column of the laser discharge), the laser output is frequency modulated.

The discharge noise has been analyzed by representing the laser discharge by an equivalent circuit. An appropriate ac equivalent circuit of a laser discharge tube has been obtained by considering the frequency spectrum of the current response of the discharge tube to an ac voltage modulation. It consist of a series ρLC circuit, which represents the discharge region, in parallel with a capacitance C', which comes mainly from the stray wiring. The equivalent inductance and capacitance of the discharge region have been calculated from the values of the resonant frequencies measured on discharge currents, gas pressures and lengths of the positive column. The experimental data provide for a set of typical values and dependencies on the discharge parameters for the equivalent inductance and capacitance of a discharge under laser operating conditions. It has been concluded from the experimental data that the equivalent inductance originates mainly from the positive column while the equivalent capacitance is due to the discharge region other than the positive column.

The ac equivalent circuit of the laser discharge has been shown analytically and experimentally to be applicable to analyzing the internal discharge noise. Experimental measurements have been made on the frequency of moving striations in a laser discharge. Its experimental dependence on the discharge current agrees very well with the expected dependence obtained from an analysis of the circuit and the experimental data on the equivalent circuit elements. The agreement confirms the validity of representing a laser discharge tube by its ac equivalent circuit in analyzing the striation phenomenon and other low frequency noises. Data have also been obtained for the variation of the striation frequency with an externally-applied longitudinal magnetic field and the increase in frequency has been attributed to a decrease in the equivalent inductance of the laser discharge.

Preparation, characterization and gas sensing properties of high soluble metal (II) phthalocyanine thin films by spin-coating method

Three novel metal (II) phthalocyanine complexes were synthesized by cyclic tetramerisation reaction of a dicyano benzene component and different metal ions (Pd2+, Co2+, Zn2+). The structure of complexes was confirmed by elemental analysis, mass and IR spectrum. The excellent solubility of the complexes in benzene enabled us to obtain films by a spin-coating method. The films were characterized by IR, electronic spectral and AFM. The gas sensing properties to NO2 of the metal (II) phthalocyanine complex films were studied. In addition, the effects of different metal ions and the gas sensing temperature on the sensing properties were studied. (C) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

Mapeamento sísmico de intrusões ígneas na bacia do Amazonas e suas implicações para um modelo não-convencional de geração de hidrocarbonetos

A maioria das bacias paleozóicas brasileiras apresenta matéria orgânica termicamente pouco evoluída nos intervalos correspondentes ao Devoniano. O modelo mais adequado para se entender a geração, migração e acumulação de HC estaria relacionado às fases de intrusão de diabásio. No caso da Bacia do Amazonas, embora tenha havido condições de soterramento suficientes para a geração de hidrocarbonetos, não se deve descartar o modelo não convencional de geração como uma das formas possíveis de dar origem as acumulações comerciais de óleo e gás. Acredita-se que o intervalo mais apropriado para a geração de hidrocarbonetos (HC) inclua apenas as rochas depositadas no intervalo Frasniano, embora as rochas associadas ao intervalo Llandoveriano, também, devam ser observadas com atenção. Com o intuito de compreender melhor o papel da atividade magmática na evolução da Bacia do Amazonas, foi realizado o mapeamento sísmico de soleiras de diabásio e análise de dados geoquímicos de pirólise Rock-Eval e COT. Assim, foi possível avaliar a geração/migração de hidrocarbonetos e a variação dos parâmetros geotérmicos na Bacia do Amazonas, causados pela intrusão das soleiras de diabásio. A análise sismoestratigráfica baseou-se na interpretação de 20 linhas sísmicas 2D pós-stack, na qual foram reconhecidos e mapeados horizontes sísmicos (topos de formações e corpos ígneos intrusivos), utilizando dados de poços e dados da literatura para correlação. As intrusões de soleiras estão presentes nas sucessões de folhelhos/siltitos e anidritas das formações Andirá e Nova Olinda, respectivamente. Observou-se que as soleiras de diabásio podem estar intimamente relacionadas a diques sistematicamente orientados, tendo estes diques a função de alimentadores das soleiras. Extensas soleiras planares com segmentos transgressivos ocorrem nos níveis estratigráficos mais rasos da Bacia do Amazonas, e em maiores volumes nas formações Andirá e Nova Olinda. Em algumas regiões as soleiras desenvolvem morfologias marcantes em forma de pires. Esses corpos possuem espessuras que podem chegar a 500m. Comumente, a geometria em lençol denotada pelo paralelismo dos refletores está presente em toda extensão do mapeamento da bacia. Também foram observadas estruturas em domo. O efeito térmico imposto pelas intrusões dos corpos ígneos, diques e soleiras foi de grande importância, pois sem ele não haveria calor para a transformação da matéria orgânica. Através da análise de pirólise Rock-Eval e teor de carbono orgânico, foi possível avaliar e correlacionar os parâmetros como S2 (potencial de geração), IH (índice de hidrogênio), S1 (hidrocarbonetos livres) e Tmax (evolução térmica) com a profundidade. Foram utilizados dados de 04 poços na qual dois deles foram compilados a partir de artigos e teses publicados. As rochas potencialmente geradoras de petróleo são aquelas que apresentam COT igual ou superior a 1%. Dos quatro poços analisados, dois deles apresentam COT > 1% para a Formação Barreirinhas, mostrando que as rochas sedimentares são potencialmente geradoras de HC. Altos valores Tmax podem ser justificados pelo efeito térmico causado por intrusões de diabásio. Os resultados de índice de hidrogênio (IH) apresentaram valores abaixo de 200mgHC/g COT, indicando o potencial gerador desta bacia para gás.

Robust design optimization of gas turbine compression systems

Gas turbine compression systems are required to perform adequately over a range of operating conditions. Complexity has encouraged the conventional design process for compressors to focus initially on one operating point, usually the most commonor arduous, to draw up an outline design. Generally, only as this initial design is refined is its offdesign performance assessed in detail. Not only does this necessarily introduce a potentially costly and timeconsuming extra loop in the design process, but it also may result in a design whose offdesign behavior is suboptimal. Aversion of nonintrusive polynomial chaos was previously developed in which a set of orthonormal polynomials was generated to facilitate a rapid analysis of robustness in the presence of generic uncertainties with good accuracy. In this paper, this analysis method is incorporated in real time into the design process for the compression system of a three-shaft gas turbine aeroengine. This approach to robust optimization is shown to lead to designs that exhibit consistently improved system performance with reduced sensitivity to offdesign operation.

Geração e Simplificação da Base de Conhecimento de um Sistema Híbrido Fuzzy-Genético.

Geração e Simplificação da Base de Conhecimento de um Sistema Híbrido Fuzzy- Genético propõe uma metodologia para o desenvolvimento da base de conhecimento de sistemas fuzzy, fundamentada em técnicas de computação evolucionária. Os sistemas fuzzy evoluídos são avaliados segundo dois critérios distintos: desempenho e interpretabilidade. Uma metodologia para a análise de problemas multiobjetivo utilizando a Lógica Fuzzy foi também desenvolvida para esse fim e incorporada ao processo de avaliação dos AGs. Os sistemas fuzzy evoluídos foram avaliados através de simulações computacionais e os resultados obtidos foram comparados com os obtidos por outros métodos em diferentes tipos de aplicações. O uso da metodologia proposta demonstrou que os sistemas fuzzy evoluídos possuem um bom desempenho aliado a uma boa interpretabilidade da sua base de conhecimento, tornando viável a sua utilização no projeto de sistemas reais.

Caracterização de reservatórios não convencionais Shale Gas na Formação Barreirinha Bacia do Amazonas

Os folhelhos pretos devonianos da Formação Barreirinha caracterizamse pela alta radioatividade na porção basal, grande extensão areal, espessura e profundidade de soterramento variável que vão de exposição na superfície até mais de 3000 m. Eles são as principais rochas geradoras do sistema petrolífero convencional da Bacia do Amazonas, e recentemente foram consideradas como promissores plays de gás não convencional. Folhelhos são geralmente caracterizados por uma matriz fechada, que faz com que sejam relativamente impermeáveis em relação ao fluxo de gás, a menos que ocorram fraturas, e dependendo das suas características geológicas e geoquímicas podem funcionar com um Sistema Petrolífero autossuficiente, atuando tanto como rocha fonte, quanto como reservatório de gás (reservatório Shale Gas). Assim, o gás natural termogênico ou biogênico gerado pode ser armazenado em folhelhos ricos em matéria orgânica na forma livre, adsorvida, ou em estado dissolvido. Em contraste com os sistemas petrolíferos convencionais, reservatórios Shale Gas, possuem mecanismos de aprisionamento e armazenamento únicos, sendo necessária a utilização de técnicas de avaliações específicas. No entanto, folhelhos prolíficos geralmente podem ser reconhecidos a partir de alguns parâmetros básicos: arquitetura geológica e sedimentar, propriedades geoquímicas e petrofísicas e composição mineralógica. Tendo em vista a carência de pesquisas de caráter descritivo, com cunho exploratório dos folhelhos geradores da Formação Barreirinha, esta dissertação tem como objetivo introduzir uma metodologia de identificação de intervalos de folhelho gerador com potencial para reservatório Shale Gas. Começando com uma investigação regional sobre o contexto geológico e sedimentar, seguido de uma avaliação abrangente enfocando as características geoquímicas, petrofísicas e litofácies dos folhelhos a partir da integração de parâmetros obtidos de perfis geofísicos de poço, análises geoquímicas e aplicação dos conceitos de Estratigrafia de Sequencia.

Analysis and simulation of combustion oscillations in a laboratory spray combustor

The unstable combustion that can occur in combustion chambers is a major problem for aeroengines and ground-based industrial gas turbines. Nowadays, CFD provides a flexible, low cost tool to supplement direct measurement. This paper presents simulations of combustion oscillations in a liquid-fuelled experimental rig at the University of Cambridge. Linear acoustic theory was used to describe the acoustic waves propagating upstream and downstream of the combustion zone and to develop inlet and outlet boundary conditions just upstream and downstream of the combustion region enabling the CFD calculation to be efficiently concentrated on the combustion zone. A combustion oscillation was found to occur with its predicted frequency in good agreement with experimental measurements. More details about the unstable combustion can be obtained from the simulation results. The approach developed here is expected to provide a powerful tool for the design and operation of stable combustion systems. Copyright © 2009 by ASME.

Analysis of basic processes inside the keyhole during deep penetration ND-YAG CW laser welding

During laser welding, the keyhole is generated by the recoil pressure induced by the evaporation processes occurring mainly on the front keyhole wall (KW). In order to characterize the evaporation process, we have measured this recoil pressure by using a plume deflection technique, where the plume generated for static conditions (i. e. with no sample displacement) is deflected by a transverse side gas jet. From the measurement of the plume deflection angle, the recoil pressure can be determined as a function of incident intensity and sample material. From these data one can estimate the pressure generated on the front KW, during laser welding. Therefore, the corresponding dynamic pressure exerted by the vapor plume expansion on the rear KW, in contact with the melt pool, can be also estimated. These pressures appear to be in close agreement with those generated by an additional side jet that has been used in previous experiments, for stabilizing the observed melt pool oscillations or fluctuations.