Direct and adjoint global stability analysis of turbulent transonic flows over a NACA0012 profile

In this work, various turbulent solutions of the two-dimensional (2D) and three-dimensional compressible Reynolds averaged Navier?Stokes equations are analyzed using global stability theory. This analysis is motivated by the onset of flow unsteadiness (Hopf bifurcation) for transonic buffet conditions where moderately high Reynolds numbers and compressible effects must be considered. The buffet phenomenon involves a complex interaction between the separated flow and a shock wave. The efficient numerical methodology presented in this paper predicts the critical parameters, namely, the angle of attack and Mach and Reynolds numbers beyond which the onset of flow unsteadiness appears. The geometry, a NACA0012 profile, and flow parameters selected reproduce situations of practical interest for aeronautical applications. The numerical computation is performed in three steps. First, a steady baseflow solution is obtained; second, the Jacobian matrix for the RANS equations based on a finite volume discretization is computed; and finally, the generalized eigenvalue problem is derived when the baseflow is linearly perturbed. The methodology is validated predicting the 2D Hopf bifurcation for a circular cylinder under laminar flow condition. This benchmark shows good agreement with the previous published computations and experimental data. In the transonic buffet case, the baseflow is computed using the Spalart?Allmaras turbulence model and represents a mean flow where the high frequency content and length scales of the order of the shear-layer thickness have been averaged. The lower frequency content is assumed to be decoupled from the high frequencies, thus allowing a stability analysis to be performed on the low frequency range. In addition, results of the corresponding adjoint problem and the sensitivity map are provided for the first time for the buffet problem. Finally, an extruded three-dimensional geometry of the NACA0012 airfoil, where all velocity components are considered, was also analyzed as a Triglobal stability case, and the outcoming results were compared to the previous 2D limited model, confirming that the buffet onset is well detected.

Estudio del flujo sanguíneo para diferentes técnicas de implantación de stents en bifurcaciones coronarias

Las enfermedades arteriales vienen presididas por la aterosclerosis, que es un proceso crónico de degeneración, que evoluciona hacia la obstrucción de la luz arterial. La pared de la arteria se engrosa debido al depósito de elementos grasos tales como el colesterol. Los stents intraluminales son diminutas estructuras tubulares autoexpandibles de malla de metal, que se colocan dentro de la arteria coronaria después de una angioplastia con balón para prevenir el cierre de dicha arteria. A pesar de estar diseñados para ser compatibles con el tejido humano, a menudo se da una reacción en cadena de consecuencias indeseables. La reestenosis intra-stent es un problema creciente debido al importante incremento que se ha producido en la utilización del stent intracoronario como forma de revascularización percutánea. Se habla de una incidencia global del 28%, siendo la causa principal de su aparición la proliferación neointimal a través de una compleja cascada de sucesos que pueden tardar meses en desarrollarse. Una de las reacciones más importantes es la trombosis o la formación de una fina capa de coágulo como respuesta a la presencia de un material extraño. Este proceso es multifactorial, y en él intervienen la regresión de la pared como consecuencia del estiramiento previo, la denudación endotelial, lo que permite la agregación plaquetaria, la proliferación neointimal, lo que facilita a los receptores de membrana desencadenar un proceso de agregación posterior y, por último, el remodelado negativo inadecuado de la pared, lo que produce pérdida de luz arterial. Se ha observado frecuentemente que el depósito de ateroma en la pared arterial está relacionado con el valor de los esfuerzos cortantes en la misma. Hay mayores probabilidades de engrosamiento de la pared en las zonas donde son bajos los esfuerzos cortantes, quizá por el mayor tiempo de residencia de las partículas circulantes por el torrente sanguíneo. Si nos centramos en la afirmación anterior, el siguiente paso sería buscar las zonas susceptibles de presentar un valor bajo de dichos esfuerzos. Las zonas potencialmente peligrosas son los codos y bifurcaciones, entre otras. Nos hemos centrado en una bifurcación coronaria, ya que los patrones de flujo que se suelen presentar, tales como recirculación y desprendimiento de vórtices están íntimamente relacionados con las técnicas de implantación de stents en esta zona. Proyectamos nuestros esfuerzos en el estudio de dos técnicas de implante, utilizando un único stent y una tercera a través de una configuración de culotte con el uso de dos stents. El primer caso trata de una bifurcación con un único stent en la rama principal cuyos struts cierran el orificio lateral que da salida a la rama secundaria de la bifurcación, es decir sería un stent sin orificio. El segundo consiste en un único stent también, pero con la diferencia de que éste presenta un orificio de comunicación con la rama lateral. Todas estas técnicas se aplicaron a bifurcaciones de 45º y de 90º. Introdujimos las geometrías -una vez confeccionadas con el código comercial Gambit- en el programa Ansys-Fluent contemplando régimen estacionario. Los resultados obtenidos fueron cotejados con los experimentales, que se realizaron paralelamente, con el fin de corroborarlos. Una vez validados, el estudio computacional ya contó con la fiabilidad suficiente como para abordar el régimen no estacionario, tanto en la versión de reposo como en la de ejercicio –hiperemia- El comportamiento reológico de la sangre para régimen no estacionario en estado de reposo es otra de las tareas abordadas, realizando una comparativa de los modelos Newtoniano, Carreau y Ley de Potencias. Finalmente, en una última etapa, debido a la reciente incursión de los stents diseñados específicamente frente a los convencionales, se aborda el comportamiento hemodinámico de los mismos. Concretamente, se comparó el patrón de flujo en un modelo de bifurcación coronaria con los nuevos stents (Stentys) y los convencionales. Se estudiaron cuatro modelos, a saber, stent simple en la rama principal, stent simple en la rama secundaria, culotte desplegando el primer stent en la rama principal y culotte desplegando el primer stent en la rama secundaria. La bifurcación estudiada presenta un ángulo de apertura de 45º y la relación de diámetros de las ramas hija se ajustaron de acuerdo a la ley de Finet. Se recogieron resultados experimentales en el laboratorio y se corrieron simulaciones numéricas con Ansys Fluent paralelamente. Las magnitudes que se tuvieron en cuenta con el fin de ubicar las regiones potencialmente ateroscleróticas fueron los esfuerzos cortantes, vorticidad y caída de presión. ABSTRACT Nowadays, restenosis after percutaneous dilation is the major drawback of coronary angioplasty. It represents a special form of atherosclerosis due to the healing process secondary to extensive vessel trauma induced after intracoronary balloon inflation. The use of coronary stents may decrease the incidence of this phenomenon. Unfortunately, intra-stent restenosis still occurs in 20-30% of the cases following the stent implantation. Most experiments suggest a correlation between low wall shear stress and wall thickness. The preferential locations for the atherosclerotic plaque are bifurcations. The objective of this work is to analyze the local hemodynamic changes caused in a coronary bifurcation by three different stenting techniques: simple stenting of the main vessel, simple stenting of the main vessel with kissing balloon in the side branch and culotte. To carry out this study an idealized geometry of a coronary bifurcation is used, and two bifurcation angles, 45º and 90º, are chosen as representative of the wide variety of real configurations. Both numerical simulations and experimental measurements are performed. First, steady simulations are carried out with the commercial code Ansys-Fluent, then, experimental measurements with PIV (Particle Image Velocimetry), obtained in the laboratory, are used to validate the numerical simulations. The steady computational simulations show a good overall agreement with the experimental data. Then, pulsatile flow is considered to take into account the transient effects. The time averaged wall shear stress, oscillatory shear index and pressure drop obtained numerically are used to compare the behavior of the stenting techniques. In a second step, the rheologic behavior of blood was considered comparing Newtonian, Carreau and Power Law models. Finally, as a result of previous investigations with conventional stents and after the recent emergence of several devices specifically designed for coronary bifurcations angioplasty, the hemodynamic performance of these new devices (Stentys) was compared to conventional ones and techniques in a coronary bifurcation model. Four different stenting techniques: simple stenting of the main vessel, simple stenting of the side vessel, culotte deploying the first stent in the main vessel and culotte deploying the first stent in the side vessel have been considered. To carry out this study an idealized geometry of a coronary bifurcation is used. A 45 degrees bifurcation angle is considered and the daughter branches diameters are obtained according to the Finet law. Both experiments in the laboratory and numerical simulations were used , focusing on important factors for the atherosclerosis development, like the wall shear stress, the oscillation shear index, the pressure loss and the vorticity.

Discrete linear stability and sensitivity analysis of fluid flows

Este trabajo presenta un método discreto para el cálculo de estabilidad hidrodinámica y análisis de sensibilidad a perturbaciones externas para ecuaciones diferenciales y en particular para las ecuaciones de Navier-Stokes compressible. Se utiliza una aproximación con variable compleja para obtener una precisión analítica en la evaluación de la matriz Jacobiana. Además, mapas de sensibilidad para la sensibilidad a las modificaciones del flujo de base y a una fuerza constante permiten identificar las regiones del campo fluido donde una modificacin (ej. fuerza puntual) tiene un efecto estabilizador del flujo. Se presentan cuatro casos de prueba: (1) un caso analítico para comprobar la derivación discreta, (2) una cavidad cerrada a bajo Reynolds para mostrar la mayor precisión en el cálculo de los valores propios con la aproximación de paso complejo, (3) flujo 2D en un cilindro circular para validar la metodología, y (4) flujo en un cavidad abierta, presentado para validar el método en casos de inestabilidades convectivamente inestables. Los tres últimos casos mencionados (2-4) se resolvieron con las ecuaciones de Navier-Stokes compresibles, utilizando un método Discontinuous Galerkin Spectral Element Method. Se obtuvo una buena concordancia para el caso de validación (3), cuando se comparó el nuevo método con resultados de la literatura. Además, este trabajo muestra que para el cálculo de los modos propios directos y adjuntos, así como para los mapas de sensibilidad, el uso de variables complejas es de suprema importancia para obtener una predicción precisa. El método descrito es aplicado al análisis para la estabilización de la estela generada por un disco actuador, que representa un modelo sencillo para hélices, rotores de helicópteros o turbinas eólicas. Se explora la primera bifurcación del flujo para un disco actuador, y se sugiere que está asociada a una inestabilidad de tipo Kelvin-Helmholtz, cuya estabilidad se controla con en el número de Reynolds y en la resistencia del disco actuador (o fuerza resistente). En primer lugar, se verifica que la disminución de la resistencia del disco tiene un efecto estabilizador parecido a una disminución del Reynolds. En segundo lugar, el análisis hidrodinmico discreto identifica dos regiones para la colocación de una fuerza puntual que controle las inestabilidades, una cerca del disco y otra en una zona aguas abajo. En tercer lugar, se muestra que la inclusión de un forzamiento localizado cerca del actuador produce una estabilización más eficiente que al forzar aguas abajo. El análisis de los campos de flujo controlados confirma que modificando el gradiente de velocidad cerca del actuador es más eficiente para estabilizar la estela. Estos resultados podrían proporcionar nuevas directrices para la estabilización de la estela de turbinas de viento o de marea cuando estén instaladas en un parque eólico y minimizar las interacciones no estacionarias entre turbinas. ABSTRACT A discrete framework for computing the global stability and sensitivity analysis to external perturbations for any set of partial differential equations is presented. In particular, a complex-step approximation is used to achieve near analytical accuracy for the evaluation of the Jacobian matrix. Sensitivity maps for the sensitivity to base flow modifications and to a steady force are computed to identify regions of the flow field where an input could have a stabilising effect. Four test cases are presented: (1) an analytical test case to prove the theory of the discrete framework, (2) a lid-driven cavity at low Reynolds case to show the improved accuracy in the calculation of the eigenvalues when using the complex-step approximation, (3) the 2D flow past a circular cylinder at just below the critical Reynolds number is used to validate the methodology, and finally, (4) the flow past an open cavity is presented to give an example of the discrete method applied to a convectively unstable case. The latter three (2–4) of the aforementioned cases were solved with the 2D compressible Navier–Stokes equations using a Discontinuous Galerkin Spectral Element Method. Good agreement was obtained for the validation test case, (3), with appropriate results in the literature. Furthermore, it is shown that for the calculation of the direct and adjoint eigenmodes and their sensitivity maps to external perturbations, the use of complex variables is paramount for obtaining an accurate prediction. An analysis for stabilising the wake past an actuator disc, which represents a simple model for propellers, helicopter rotors or wind turbines is also presented. We explore the first flow bifurcation for an actuator disc and it suggests that it is associated to a Kelvin- Helmholtz type instability whose stability relies on the Reynolds number and the flow resistance applied through the disc (or actuator forcing). First, we report that decreasing the disc resistance has a similar stabilising effect to an decrease in the Reynolds number. Second, a discrete sensitivity analysis identifies two regions for suitable placement of flow control forcing, one close to the disc and one far downstream where the instability originates. Third, we show that adding a localised forcing close to the actuator provides more stabilisation that forcing far downstream. The analysis of the controlled flow fields, confirms that modifying the velocity gradient close to the actuator is more efficient to stabilise the wake than controlling the sheared flow far downstream. An interesting application of these results is to provide guidelines for stabilising the wake of wind or tidal turbines when placed in an energy farm to minimise unsteady interactions.

Self-organized defensive behavior in honeybees

We investigated the defensive behavior of honeybees under controlled experimental conditions. During an attack on two identical targets, the spatial distribution of stings varied as a function of the total number of stings, evincing the classic “pitchfork bifurcation” phenomenon of nonlinear dynamics. The experimental results support a model of defensive behavior based on a self-organizing mechanism. The model helps to explain several of the characteristic features of the honeybee defensive response: (i) the ability of the colony to localize and focus its attack, (ii) the strong variability between different hives in the intensity of attack, as well as (iii) the variability observed within the same hive, and (iv) the ability of the colony to amplify small differences between the targets.

Comparison of the 5′ nuclease activities of Taq DNA polymerase and its isolated nuclease domain

Many eubacterial DNA polymerases are bifunctional molecules having both polymerization (P) and 5′ nuclease (N) activities, which are contained in separable domains. We previously showed that the DNA polymerase I of Thermus aquaticus (TaqNP) endonucleolytically cleaves DNA substrates, releasing unpaired 5′ arms of bifurcated duplexes. Here, we compare the substrate specificities of TaqNP and the isolated 5′ nuclease domain of this enzyme, TaqN. Both enzymes are significantly activated by primer oligonucleotides that are hybridized to the 3′ arm of the bifurcation; optimal stimulation requires overlap of the 3′ terminal nucleotide of the primer with the terminal base pair of the duplex, but the terminal nucleotide need not hybridize to the complementary strand in the substrate. In the presence of Mn2+ ions, TaqN can cleave both RNA and circular DNA at structural bifurcations. Certain anti-TaqNP mAbs block cleavage by one or both enzymes, whereas others can stimulate cleavage of nonoptimal substrates.

A model for amplification of hair-bundle motion by cyclical binding of Ca2+ to mechanoelectrical-transduction channels

Amplification of auditory stimuli by hair cells augments the sensitivity of the vertebrate inner ear. Cell-body contractions of outer hair cells are thought to mediate amplification in the mammalian cochlea. In vertebrates that lack these cells, and perhaps in mammals as well, active movements of hair bundles may underlie amplification. We have evaluated a mathematical model in which amplification stems from the activity of mechanoelectrical-transduction channels. The intracellular binding of Ca2+ to channels is posited to promote their closure, which increases the tension in gating springs and exerts a negative force on the hair bundle. By enhancing bundle motion, this force partially compensates for viscous damping by cochlear fluids. Linear stability analysis of a six-state kinetic model reveals Hopf bifurcations for parameter values in the physiological range. These bifurcations signal conditions under which the system’s behavior changes from a damped oscillatory response to spontaneous limit-cycle oscillation. By varying the number of stereocilia in a bundle and the rate constant for Ca2+ binding, we calculate bifurcation frequencies spanning the observed range of auditory sensitivity for a representative receptor organ, the chicken’s cochlea. Simulations using prebifurcation parameter values demonstrate frequency-selective amplification with a striking compressive nonlinearity. Because transduction channels occur universally in hair cells, this active-channel model describes a mechanism of auditory amplification potentially applicable across species and hair-cell types.

Titration of chaos with added noise

Deterministic chaos has been implicated in numerous natural and man-made complex phenomena ranging from quantum to astronomical scales and in disciplines as diverse as meteorology, physiology, ecology, and economics. However, the lack of a definitive test of chaos vs. random noise in experimental time series has led to considerable controversy in many fields. Here we propose a numerical titration procedure as a simple “litmus test” for highly sensitive, specific, and robust detection of chaos in short noisy data without the need for intensive surrogate data testing. We show that the controlled addition of white or colored noise to a signal with a preexisting noise floor results in a titration index that: (i) faithfully tracks the onset of deterministic chaos in all standard bifurcation routes to chaos; and (ii) gives a relative measure of chaos intensity. Such reliable detection and quantification of chaos under severe conditions of relatively low signal-to-noise ratio is of great interest, as it may open potential practical ways of identifying, forecasting, and controlling complex behaviors in a wide variety of physical, biomedical, and socioeconomic systems.

Activation of NF-κB by nontypeable Hemophilus influenzae is mediated by toll-like receptor 2-TAK1-dependent NIK–IKKα/β–IκBα and MKK3/6–p38 MAP kinase signaling pathways in epithelial cells

Nontypeable Hemophilus influenzae (NTHi) is an important human pathogen in both children and adults. In children, it causes otitis media, the most common childhood infection and the leading cause of conductive hearing loss in the United States. In adults, it causes lower respiratory tract infections in the setting of chronic obstructive pulmonary disease, the fourth leading cause of death in the United States. The molecular mechanisms underlying the pathogenesis of NTHi-induced infections remain undefined, but they may involve activation of NF-κB, a transcriptional activator of multiple host defense genes involved in immune and inflammatory responses. Here, we show that NTHi strongly activates NF-κB in human epithelial cells via two distinct signaling pathways, NF-κB translocation-dependent and -independent pathways. The NF-κB translocation-dependent pathway involves activation of NF-κB inducing kinase (NIK)–IKKα/β complex leading to IκBα phosphorylation and degradation, whereas the NF-κB translocation-independent pathway involves activation of MKK3/6–p38 mitogen-activated protein (MAP) kinase pathway. Bifurcation of NTHi-induced NIK–IKKα/β-IκBα and MKK3/6–p38 MAP kinase pathways may occur at transforming growth factor-β activated kinase 1 (TAK1). Furthermore, we show that toll-like receptor 2 (TLR2) is required for NTHi-induced NF-κB activation. In addition, several key inflammatory mediators including IL-1β, IL-8, and tumor necrosis factor-α are up-regulated by NTHi. Finally, P6, a 16-kDa lipoprotein highly conserved in the outer membrane of all NTHi and H. influenzae type b strains, appears to also activate NF-κB via similar signaling pathways. Taken together, our results demonstrate that NTHi activates NF-κB via TLR2–TAK1-dependent NIK–IKKα/β-IκBα and MKK3/6–p38 MAP kinase signaling pathways. These studies may bring new insights into molecular pathogenesis of NTHi-induced infections and open up new therapeutic targets for these diseases.

Molecular characterization of the mosquito vitellogenin receptor reveals unexpected high homology to the Drosophila yolk protein receptor.

The mosquito (Aedes aegypti) vitellogenin receptor (AaVgR) is a large membrane-bound protein (214 kDa when linearized) that mediates internalization of vitellogenin, the major yolk-protein precursor, by oocytes during egg development. We have cloned and sequenced two cDNA fragments encompassing the entire coding region of AaVgR mRNA, to our knowledge the first insect VgR sequence to be reported. The 7.3-kb AaVgR mRNA is present only in female germ-line cells and is abundant in previtellogenic oocytes, suggesting that the AaVgR gene is expressed early in oocyte differentiation. The deduced amino acid sequence predicts a 202.7-kDa protein before posttranslational processing. The AaVgR is a member of the low density lipoprotein receptor superfamily, sharing significant homology with the chicken (Gallus gallus) VgR and particularly the Drosophila melanogaster yolk protein receptor, in spite of a very different ligand for the latter. Distance-based phylogenetic analyses suggest that the insect VgR/yolk protein receptor lineage and the vertebrate VgR/low density lipoprotein receptor lineage diverged before the bifurcation of nematode and deuterostome lines.

Perspectives on archaeal diversity, thermophily and monophyly from environmental rRNA sequences.

Phylogenetic analysis of ribosomal RNA sequences obtained from uncultivated organisms of a hot spring in Yellowstone National Park reveals several novel groups of Archaea, many of which diverged from the crenarchaeal line of descent prior to previously characterized members of that kingdom. Universal phylogenetic trees constructed with the addition of these sequences indicate monophyly of Archaea, with modest bootstrap support. The data also show a specific relationship between low-temperature marine Archaea and some hot spring Archaea. Two of the environmental sequences are enigmatic: depending upon the data set and analytical method used, these sequences branch deeply within the Crenarchaeota, below the bifurcation between Crenarchaeota and Euryarchaeota, or even as the sister group to Eukaryotes. If additional data confirm either of the latter two placements, then the organisms represented by these ribosomal RNA sequences would merit recognition as a new kingdom, provisionally named "Korarchaeota."

A educação permanente em saúde para a institucionalização de uma rede-rizoma

Esta dissertação é resultado de uma pesquisa-intervenção cuja produção de dados ocorreu com o Grupo Condutor Regional da Rede Cegonha (GCR) no DRS III de Araraquara - SP, parte do Projeto de Pesquisa para o Sistema Único de Saúde (PPSUS): O processo de implantação da rede de atenção à saúde materno infantil no DRS III de Araraquara: a atenção básica como ordenadora da atenção em rede. Nosso objetivo foi compreender este coletivo como espaço de Educação Permanente em Saúde (EPS) para a institucionalização dessa Rede, e também caracterizar a EPS no território de abrangência deste DRS, compreender suas fragilidades-potencialidades e também os processos de EPS produzidos no interior do GCR para a implementação da Rede Cegonha (RC), diante de desafios como a redução da morbimortalidade materno infantil e o atendimento integral e humanizado a mulheres e crianças. Esta pesquisa qualitativa compreendeu a análise de documentos e a pesquisa-intervenção, utilizando método cartográfico, e a produção dos dados ocorreu no ano de 2014 com os integrantes do GCR e outros pesquisadores PPSUS. As análises tiveram como referenciais o Processo de Trabalho em Saúde e conceitos do movimento institucionalista, das correntes da Análise Institucional e da Esquizoanálise. Esta pesquisa de cunho cartográfico explorou o contexto sócio-histórico da EPS e da RC no DRS III e paisagens que compõem o mapa do aprendizado no que chamamos Rede-rizoma, entremeadas por análises de implicações e aprendizados na experiência, tanto de construção da pesquisa como da RC. Nos planos do rizoma houve momentos de aprendizado significativo, ecos nos municípios, interferências da pesquisa-intervenção, dentre outros componentes de tessitura da rede que envolveram seus atores, seus pontos de conexão, de tensão, de apoio. Nesse emaranhado quente e frio, interessou-nos explorar as singularidades do encontro e os movimentos de forças instituintes e do instituído com o compromisso de entender a EPS como ferramenta de trabalho para a institucionalização da RC. Percebemos a existência de microprocessos de institucionalização disparados no cotidiano do GCR, caracteristicamente paralisantes e mobilizadores, como a importância da participação social, ainda tímida, as tensões com a imobilidade municipal, as fragilidades-potencialidades dos recursos humanos e financeiros, e também resultados que refletem em alargamento e participação de novos atores, cooperação intermunicipal, fortalecimento dos Grupos Condutores Municipais da rede cegonha e uma gestão estadual disposta a deflagrar processos de formação participativos. Trata-se de movimentos que se revelaram em implicações de múltiplas bifurcações e em processos de EPS que se fazem de forma mutante, conformando a rede-rizoma

Estudo de efeitos da polarização eletrostática periférica no Tokamak TCABR

Efeitos da polarização eletrostática de eletrodos na periferia de tokamaks têm sido investigados em pequenos tokamaks e mesmo em alguns tokamaks de grande porte. Em geral as experiências são realizadas em condições em que bifurcação do campo elétrico radial é obtida, processo este identificado como modo H de polarização. No Tokamak TCABR, as experiências indicam que o confinamento aumenta para tensões aplicadas até +300 volts, atingindo um máximo de duas vezes o tempo de confinamento do modo L, mas sem bifurcação. Indícios de bifurcação foram notados com +400 V de polarização, mas a descarga termina devido à excitação da atividade MHD, ainda sob investigação. No presente trabalho, a pesquisa é aprofundada com a utilização de uma sonda de Langmuir com 18 pinos dispostos em duas fileiras sob a forma de um ancinho (rake probe) o que permite a medição da temperatura, densidade e flutuação de potencial ao longo do raio menor na periferia do Tokamak. A resolução temporal desse sistema é de cerca de 0,5 ms, para a temperatura, e 5 microssegundos para densidade e potencial flutuante do plasma. Outra sonda eletrostática com 5-pinos na mesma posição radial, mas em diferentes posições poloidal e toroidal foi usada para medições de turbulência e transporte de partículas. Os efeitos da polarização foram investigados e indicam que os níveis de turbulência e transporte começam a diminuir entre +150 e +200 V e para +300 V chegam a atingir uma quase supressão. Nesse mesmo intervalo de tensão a densidade começa a aumentar e para +300 V chega a ser um fator de aproximadamente 2. Quanto ao perfil de temperatura a variação é pouco significativa, mas as incertezas das medidas são maiores. Esses dados são compatíveis com a criação de uma barreira de transporte na região entre o eletrodo em r = 17 cm e o limitador em a = 18 cm. Além disso, o campo elétrico radial mostra forte cisalhamento nessa região. Tomando o início da subida do potencial flutuante como origem de uma escala de tempo, o atraso temporal do início da subida da densidade de elétrons e o atraso do início do decréscimo do transporte de partículas foram medidos. Os resultados são 50 microssegundos para a densidade de elétrons e 60 microssegundos para o transporte de partículas. A questão dos limiares de potência é discutida no texto. Os dados desta experiência indicam que o campo elétrico radial desempenha o papel principal para a melhoria do confinamento.

Modelos baseados em agentes aplicados à dinâmica de preços do mercado imobiliário

Um dos aspectos regulatórios fundamentais para o mercado imobiliário no Brasil são os limites para obtenção de financiamento no Sistema Financeiro de Habitação. Esses limites podem ser definidos de forma a aumentar ou reduzir a oferta de crédito neste mercado, alterando o comportamento dos seus agentes e, com isso, o preço de mercado dos imóveis. Neste trabalho, propomos um modelo de formação de preços no mercado imobiliário brasileiro com base no comportamento dos agentes que o compõem. Os agentes vendedores têm comportamento heterogêneo e são influenciados pela demanda histórica, enquanto que os agentes compradores têm o seu comportamento determinado pela disponibilidade de crédito. Esta disponibilidade de crédito, por sua vez, é definida pelos limites para concessão de financiamento no Sistema Financeiro de Habitação. Verificamos que o processo markoviano que descreve preço de mercado converge para um sistema dinâmico determinístico quando o número de agentes aumenta, e analisamos o comportamento deste sistema dinâmico. Mostramos qual é a família de variáveis aleatórias que representa o comportamento dos agentes vendedores de forma que o sistema apresente um preço de equilíbrio não trivial, condizente com a realidade. Verificamos ainda que o preço de equilíbrio depende não só das regras de concessão de financiamento no Sistema Financeiro de Habitação, como também do preço de reserva dos compradores e da memória e da sensibilidade dos vendedores a alterações na demanda. A memória e a sensibilidade dos vendedores podem levar a oscilações de preços acima ou abaixo do preço de equilíbrio (típicas de processos de formação de bolhas); ou até mesmo a uma bifurcação de Neimark-Sacker, quando o sistema apresenta dinâmica oscilatória estável.

A VLT/FLAMES survey for massive binaries in Westerlund 1. III. The WC9d binary W239 and implications for massive stellar evolution

Context. There is growing evidence that a treatment of binarity amongst OB stars is essential for a full theory of stellar evolution. However the binary properties of massive stars – frequency, mass ratio & orbital separation – are still poorly constrained. Aims. In order to address this shortcoming we have undertaken a multiepoch spectroscopic study of the stellar population of the young massive cluster Westerlund 1. In this paper we present an investigation into the nature of the dusty Wolf-Rayet star and candidate binary W239. Methods. To accomplish this we have utilised our spectroscopic data in conjunction with multi-year optical and near-IR photometric observations in order to search for binary signatures. Comparison of these data to synthetic non-LTE model atmosphere spectra were used to derive the fundamental properties of the WC9 primary. Results. We found W239 to have an orbital period of only ~5.05 days, making it one of the most compact WC binaries yet identified. Analysis of the long term near-IR lightcurve reveals a significant flare between 2004-6. We interpret this as evidence for a third massive stellar component in the system in a long period (>6 yr), eccentric orbit, with dust production occuring at periastron leading to the flare. The presence of a near-IR excess characteristic of hot (~1300 K) dust at every epoch is consistent with the expectation that the subset of persistent dust forming WC stars are short (<1 yr) period binaries, although confirmation will require further observations. Non-LTE model atmosphere analysis of the spectrum reveals the physical properties of the WC9 component to be fully consistent with other Galactic examples. Conclusions. The simultaneous presence of both short period Wolf-Rayet binaries and cool hypergiants within Wd 1 provides compelling evidence for a bifurcation in the post-Main Sequence evolution of massive stars due to binarity. Short period O+OB binaries will evolve directly to the Wolf-Rayet phase, either due to an episode of binary mediated mass loss – likely via case A mass transfer or a contact configuration – or via chemically homogenous evolution. Conversely, long period binaries and single stars will instead undergo a red loop across the HR diagram via a cool hypergiant phase. Future analysis of the full spectroscopic dataset for Wd 1 will constrain the proportion of massive stars experiencing each pathway; hence quantifying the importance of binarity in massive stellar evolution up to and beyond supernova and the resultant production of relativistic remnants.

Physical characterization and numerical modeling of a WEST-like tokamak divertor plasma

Il presente elaborato è incentrato sulla modellizzazione del plasma di bordo nei dispositivi per la produzione di energia da fusione nucleare noti come tokamak. La tecnologia che nel corso di tutta la seconda metà del XX secolo fino ad oggi è stata sviluppata a questo fine deve necessariamente scontrarsi con alcuni limiti. Nei tokamak il confinamento del plasma è di tipo magnetico e vincola le particelle a muoversi di moto elicoidale all'interno del vessel, tuttavia il confinamento non risulta perfetto e parte dell'energia si scarica sulle pareti della camera, rischiando pertanto di fondere i materiali. Alcune strategie possono essere messe in atto per limitare questo problema, per esempio agendo sulla geometria del tokamak, oppure sulla fisica, inducendo nel plasma una data concentrazione di impurezze che ionizzino irraggiando parte dell'energia di plasma. Proprio tale meccanismo di perdita è stato simulato in un modello monodimensionale di plasma monofluido di bordo. I risultati del codice numerico relativo al modello dimostrano che per concentrazioni di impurezze crescenti è possibile diminuire in modo significativo flusso di calore e temperatura al divertore. Per di più risulta possibile controllare la posizione del fronte di irraggiamento per mezzo di parametri di controllo del plasma quali la pressione. Si osserva inoltre l'insorgere del cosiddetto fenomeno di biforcazione alle basse temperature di divertore, fenomeno in cui il plasma si comporta in modo instabile a causa di fenomeni fisici tipici delle basse energie ("detachment") e a seguito del quale può improvvisamente spegnersi (disruzione). Infine lo stesso modello è stato migliorato inserendo l'ipotesi di plasma bifluido. Anche per gli ioni viene osservato il fenomeno di biforcazione. I risultati numerici evidenziano le dinamiche dello scambio energetico fra le specie gettando le basi di una progettazione efficiente della chimica del plasma finalizzata al raffreddamento del divertore.