Thermocapillary Motion Of Droplets At Large Marangoni Numbers

In this paper, the thermocapillary motion problem of drops is investigated using the axisymmetric model. The front-tracking method is employed to capture the drop interface. We find that the migration velocity of the drop is greatly influenced by the temperature field in the drop when Ma is fairly large (>100), which leads to an increase-decrease migration velocity at the beginning of our simulations. (C) 2007 COSPAR. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

Comparative Study Of The Influence Of Natural Convection On Directional Solidification Of Al-3.5 Wt% Ni And Al-7 Wt% Si Alloys

We present numerical simulations of thermosolutal convection for directional solidification of Al-3.5 wt% Ni and Al-7 wt% Si. Numerical results predict that fragmentation of dendrite arms resulting from dissolution could be favored in Al-7 wt% Si, but not in Al-3.5 wt% Ni. Corresponding experiments are in qualitative agreement with the numerical predictions. Distinguishing the two fragmentation mechanisms, namely dissolution and remelting, is critical during experiments on earth, when fluid flow is dominant. (C) 2007 COSPAR. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

Hydrothermal Instability Of Thermocapillary Convection In Large-Prandtl-Number Liquid Bridges Under Microgravity

Linear stability analysis was performed to study the mechanism of transition of thermocapillary convection in liquid bridges with liquid volume ratios ranging from 0.4 to 1.2, aspect ratio of 0.75 and Prandtl number of 100. 2-D governing equations were solved to obtain the steady axi-symmetric basic flow and temperature distributions. 3-D perturbation equations were discretized at the collocation grid points using the Chebyshev-collocation method. Eigenvalues and eigenfunctions were obtained by using the Q-R. method. The predicted critical Marangoni numbers and critical frequencies were compared with data from space experiments. The disturbance of the temperature distribution on the free surface causes the onset of oscillatory convection. It is shown that the origin of instability is related to the hydrothermal origin for convections in large-Prandtl-number liquid bridges. (C) 2007 COSPAR. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

Thermovibrational Instability Of Rayleigh-Marangoni-Benard Convection In Two-Layer Fluid Systems

The thermovibrational instability of Rayleigh-Marangoni-Benard convection in a two-layer system under the high-frequency vibration has been investigated by linear instability analysis in the present paper. General equations for the description of the convective flow and within this framework, the generalized Boussinesq approximation are formulated. These equations are dealt with using the averaging method. The theoretical analysis results show that the high-frequency thermovibrations can change the Marangoni-Benard convection instabilities as well as the oscillatory gaps of the Rayleigh-Marangoni-Benard convection in two-layer liquid systems. It is found that vertical high-frequency vibrations can delay convective instability of this system, and damp the convective flow down. (C) 2007 COSPAR. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

Da fragmentação às práticas integradoras: contribuições da informática educativa à educação em tempos de complexidade

A tese pesquisa a problemática da inserção da Escola na Sociedade do Conhecimento no contexto da Cibercultura, considerando o distanciamento que as práticas educativas escolares vêm apresentando em relação ao universo midiático da cultura social contemporânea na qual os alunos estão inseridos. Utiliza como referencial teórico os fundamentos da Teoria da Complexidade, a partir do que ficou conhecido como paradigma complexo de Edgar Morin. Neste contexto, visa refletir sobre a necessidade de ampliar o olhar sobre o conhecimento como forma de superação do paradigma fragmentador. Parte da hipótese de que as práticas educativas, permeadas pela tecnologia, quando fundamentadas em um paradigma complexo, podem abrir novas possibilidades de superação com a promoção de mudanças pedagógicas em direção a um novo paradigma educativo mais dinâmico, criativo e integrador. Investiga se o uso da Informática na Educação pode, de fato, contribuir com as reformas necessárias à Educação em tempos de complexidade. Tendo o Colégio Pedro II como espaço de investigação, a pesquisa desenvolveu-se em duas fases e objetivou compreender o movimento do Colégio para ajustar-se e atender as demandas educacionais da sociedade contemporânea em acelerado processo de transformação e imersa na Cultura da Convergência. Analisa a incorporação e apropriação das tecnologias no processo de escolarização pelo corpo docente do Colégio e como isto tem se dado na prática da instituição. A pesquisa qualitativa de caráter exploratório tem como cenário de investigação os laboratórios de Informática Educativa (espaços multimídia com conexão a Internet) nos diferentes CAMPI do 1 e 2 Segmentos do Ensino Fundamental e nas atividades desenvolvidas, através da atuação dos professores de Informática Educativa, em parceria ou não, com os professores de outras disciplinas. Para analise dos dados foram utilizados conceitos da Teoria da Complexidade, como por exemplo, as categorias provenientes do Tetragrama Organizacional e os Operadores da Complexidade. O material empírico extraído da análise documental e das entrevistas sobre as práticas realizadas nos laboratório do Colégio resulta em mapeamento das diferentes formas de estruturação do trabalho pedagógico dos laboratórios, análise do ciclo docente: planejamento, execução e avaliação. A pesquisa de campo exploratória, inicialmente de caráter descritivo, passa a enfatizar, progressivamente, o caráter qualitativo da pesquisa, objetivando assim, oferecer maior clareza e visibilidade ao real estado da Informática Educativa para o Colégio Pedro II. A pesquisa desenvolvida analisa a realidade escolar no ponto onde estamos, que é a prática da interdisciplinaridade em direção a transdisciplinaridade. A transdisciplinaridade, em vários aspectos, ainda representa uma utopia pedagógica no contexto formal do sistema educacional brasileiro que estrutura-se de modo visivelmente fragmentado.

Mapeamento digital do uso da terra da cobertura vegetal no Parque Estadual da Serra da Tiririca (PESET) a partir de imagens orbitais de alta resolução.

No Brasil, entre as áreas protegidas e regulamentadas por lei estão às denominadas Unidades de Conservação (UC) e são definidas assim por possuírem características ambientais, estéticas, históricas ou culturais relevantes, importantes na manutenção dos ciclos naturais, demandando regimes especiais de preservação, conservação ou exploração racional dos seus recursos. O Parque Estadual da Serra da Tiririca (PESET), criado pela Lei 1.901, de 29 de novembro de 1991 localizado entre os municípios de Niterói e Maricá no Estado do Rio de Janeiro, enquadra-se na categoria de UC de Proteção Integral abrigando uma extensa faixa de Mata Atlântica em seus limites. Para a presente pesquisa foi feita uma classificação de Uso da terra e cobertura vegetal, refinada por pesquisas feitas através do trabalho de campo, que subsidiou a elaboração da proposta de Zoneamento Ambiental para o parque. O processamento digital da imagem foi feito utilizando-se o sistema SPRING desenvolvido pelo Instituto de Pesquisas Espaciais (INPE). A confecção dos mapas temáticos foi feita com apoio do sistema Arcgis desenvolvido pela ESRI. O Sistema de Informação Geográfica (SIG) foi empregado para as modelagens ambientais. Nessa etapa foram consideradas, de forma integrada, a variabilidade taxonômica, a expressão territorial e as alterações temporais verificáveis em uma base de dados georreferenciada. A tecnologia SIG integra operações convencionais de bases de dados, relativas ao armazenamento, manipulação, análise, consulta e apresentação de dados, com possibilidades de seleção e busca de informações e suporte à análise geoestatística, conjuntamente com a possibilidade de visualização de mapas sofisticados e de análise espacial proporcionada pelos mapas. A opção por esta tecnologia busca potencializar a eficiência operacional e permitir planejamento estratégico e administração de problemas, tanto minimizando os custos operacionais como acelerando processos decisórios. O estudo feito através da modelagem computacional do PESET apresentará o emprego das técnicas amplamente utilizadas no monitoramento ambiental, sendo úteis aos profissionais destinados à gestão e aos tomadores de decisão no âmbito das políticas públicas relacionadas à gestão ambiental de Unidades de Conservação.

Mineração de dados para previsão de eventos extremos de precipitação

No presente trabalho foram desenvolvidos modelos de classificação aplicados à mineração de dados climáticos para a previsão de eventos extremos de precipitação com uma hora de antecedência. Mais especificamente, foram utilizados dados observacionais registrados pela estação meteorológica de superfície localizada no Instituto Politécnico da Universidade do Estado do Rio de Janeiro em Nova Friburgo RJ, durante o período de 2008 a 2012. A partir desses dados foi aplicado o processo de Descoberta de Conhecimento em Banco de Dados (KDD Knowledge Discovery in Databases), composto das etapas de preparação, mineração e pós processamento dos dados. Com base no uso de algoritmos de Redes Neurais Artificiais e Árvores de Decisão para a extração de padrões que indicassem um acúmulo de precipitação maior que 10 mm na hora posterior à medição das variáveis climáticas, pôde-se notar que a utilização da observação meteorológica de micro escala para previsões de curto prazo é suscetível a altas taxas de alarmes falsos (falsos positivos). Para contornar este problema, foram utilizados dados históricos de previsões realizadas pelo Modelo Eta com resolução de 15 km, disponibilizados pelo Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais CPTEC/INPE. De posse desses dados, foi possível calcular os índices de instabilidade relacionados à formação de situação convectiva severa na região de Nova Friburgo e então armazená-los de maneira estruturada em um banco de dados, realizando a união entre os registros de micro e meso escala. Os resultados demonstraram que a união entre as bases de dados foi de extrema importância para a redução dos índices de falsos positivos, sendo essa uma importante contribuição aos estudos meteorológicos realizados em estações meteorológicas de superfície. Por fim, o modelo com maior precisão foi utilizado para o desenvolvimento de um sistema de alertas em tempo real, que verifica, para a região estudada, a possibilidade de chuva maior que 10 mm na próxima hora.

The response of antioxidant systems in Nostoc sphaeroides against UV-B radiation and the protective effects of exogenous antioxidants

UV radiation is one of many harmful factors found in space that are detrimental to organisms on earth in space exploration. In the present work, we examined the role of antioxidant system in Nostoc sphaeroides Kutz (Cyanobacterium) and the effects of exogenously applied antioxidant molecules on its photosynthetic rate under UV-B radiation. It was found that UV-B radiation promoted the activity of antioxidant system to protect photosystem 11 (PSII) and exogenously applied antioxidant: sodium nitroprusside (SNP) and N-acetylcysteine (NAC) had an obvious protection on PSII activity under UV-B radiation. The activity of superoxide dismutase (SOD, EC 1.15.1.1), catalase (CAT, EC 1.11.1.6), peroxidase (POD, EC 1.11.1.7) and content of NIDA (malondialdehyde) and ASC (ascorbate) were improved by 0.5 mM and 1 mM SNP, but 0.1 mM SNP decreased the activity of antioxidant system. Addition of exogenous NAC decreased the activity of SOD, POD, CAT and the content MDA and ASC. In contrast, exogenously applied NAC increased GSH content. The results suggest that exogenous SNP and NAC may protect algae by different mechanisms: SNP may play double roles as both sources of reactive free radicals as well as ROS scavengers in mediating the protective role of PSII on algae under UV-B radiation. On the other hand, NAC functions as an antioxidant or precursor of glutathione, which could protect PSII directly from UV-B radiation. (c) 2007 COSPAR, Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

Early effects of carbon-ion irradiation on murine lymphocytes and thymocytes

To estimate the biological risks from space radiation encountered by cosmonauts in outer space, the effects from whole-body exposure to carbon ions or X-rays irradiations at 0, 0.39, 0.55 and 1 Gy at a dose rate of 0.2 Gy/min were investigated in BALB/c mice. The relative thymus and spleen weights were measured at 24 h after exposure, and the cell cycle distribution and percentage of apoptosis of thymocytes and spleen and peripheral blood lymphocytes were determined by flow cytometry. The data showed that exposure to carbon ions delayed cell progression of peripheral blood lymphocytes in S-phase, and delayed thymocytes and spleen lymphocytes in G(0)/G(1)-phase. Apoptosis of thymocytes and peripheral blood lymphocytes induced by carbon ions increased more rapidly with dose than was the case for X-rays. There were some differences between the relative weight loss of the thymus and the spleen with increasing dose of either carbon ions or X-rays. The results obtained provide evidence of dose- and organ-specific differences induced by carbon ions compared to X-rays, with increased apoptosis in peripheral blood lymphocytes and thymocytes, but not spleen lymphocytes. Our data may suggest that further work would be of interest to estimate risk of changes in immune function during particle radiation exposures in space travel. (c) 2007 COSPAR

Adaptive hormetic response of pre-exposure of mouse brain with low-dose C-12(6+) ion or Co-60 gamma-ray on growth hormone (GH) and body weight induced by subsequent high-dose irradiation

The brain of the Kun-Ming strain mice were irradiated with 0.05 Gy of C-12(6+) ion or Co-60 gamma-ray as the pre-exposure dose, and were then irradiated with 2 Gy of 12C6+ ion or Co-60 gamma-ray as challenging irradiation dose at 4 h after per-exposure. Body weight and serum growth hormone (GH) concentration were measured at 35th day after irradiation. The results showed that irradiation of mouse brain with 2 Gy of C-12(6+) ion or Co-60 gamma-ray significantly diminished mouse body weight and level of serum GH. The relative biological effectiveness values of a 2 Gy dose of C-12(6+) ion calculated with respect to Co-60 gamma-ray were 1.47 and 1.34 for body weight and serum GH concentration, respectively. Pre-exposure with a low-dose (0.05 Gy) of C-12(6+) ion or Co-60 gamma-ray significantly alleviated reductions of mouse body weight and level of serum GH induced by a subsequent high-dose (2 Gy) irradiation. The data suggested that low-dose ionizing irradiation can induce adaptive hormetic responses to the harmful effects of pituitary by subsequent high-dose exposure.

Radiosensitivity to high energy iron ions is influenced by heterozygosity for Atm, Rad9 and Brca1

Loss of function of DNA repair genes has been implicated in the development of many types of cancer. In the last several years, heterozygosity leading to haploinsufficiency for proteins involved in DNA repair was shown to play a role in genomic instability and carcinogenesis after DNA damage is induced, for example by ionizing radiation. Since the effect of heterozygosity for one gene is relatively small, we hypothesize that predisposition to cancer could be a result of the additive effect of heterozygosity for two or more genes critical to pathways that control DNA damage signaling, repair or apoptosis. We investigated the role of heterozygosity for Aim, Rad9 and Brad on cell oncogenic transformation and cell survival induced by 1 GeV/n Fe-56 ions. Our results show that cells heterozygous for both Aim and Rad9 or A tin and Brca1 have high survival rates and are more sensitive to transformation by high energy iron ions when compared with wild-type controls or cells haploinsufficient for only one of these proteins. Since mutations or polymorphisms for similar genes exist in a small percentage of the human population, we have identified a radiosensitive sub-population. This finding has several implications. First, the existence of a radiosensitive sub-population may distort the shape of the dose response relationship. Second, it would not be ethical to put exceptionally radiosensitive individuals into a setting where they may potentially be exposed to substantial doses of radiation. (C) 2010 COSPAR. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

Early effects of low dose C-12(6+) ion or X-ray irradiation on human peripheral blood lymphocytes

The aim of this study was to estimate the acute effects of low dose C-12(6+) ions or X-ray radiation on human immune function. The human peripheral blood lymphocytes (HPBL) of seven healthy donors were exposed to 0.05 Gy C-12(6+) ions or X-ray radiation and cell responses were measured at 24 h after exposure. The cytotoxic activities of HPBL were determined by 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyl tetrazolium bromide (MTT); the percentages of T and NK cells subsets were detected by flow cytometry; mRNA expression of interleukin (IL)-2, tumor necrosis factor (TNF)-alpha and interferon (IFN)-gamma were examined by real time quantitative RT-PCR (qRT-PCR); and these cytokines protein levels in supematant of cultured cells were assayed by enzyme-linked immunosorbent assays (ELISA). The results showed that the cytotoxic activity of HPBL, mRNA expression of IL-2, IFN-gamma and TNF-alpha in HPBL and their protein levels in supernatant were significantly increased at 24 h after exposure to 0.05 Gy C-12(6+) ions radiation and the effects were stronger than observed for X-ray exposure. However, there was no significant change in the percentage of T and NK cells subsets of HPBL. These results suggested that 0.05 Gy high linear energy transfer (LET) C-12(6+) radiation was a more effective approach to host immune enhancement than that of low LET X-ray. We conclude that cytokines production might be used as sensitive indicators of acute response to LDL (C) 2009 COSPAR. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.