Longitudinal dynamics modeling and handling qualities of a conventional jet aircraft

Un noto centro di ricerca europea ha recentemente modificato un jet convenzionale di classe CS-25 in una piattaforma scientifica. Durante il processo di certificazione delle modifiche, l’impatto delle stesse sulle prestazioni è stato studiato in modo esaustivo. Per lo studio delle qualità di volo, i piloti collaudatori hanno sviluppato una procedura di certificazione ad hoc che consiste in test qualitativi separati della stabilità longitudinale, laterale e direzionale. L’obiettivo della tesi è analizzare i dati di volo, registrati durante i test di collaudo, con l'obiettivo di estrarre informazioni di carattere quantitativo circa la stabilità longitudinale del velivolo modificato. In primo luogo sono state analizzate tre diverse modifiche apportate all’aeromobile e successivamente i risultati sono stati messi a confronto per capirne l’influenza sulle qualità di volo dell’aeromobile. Le derivate aerodinamiche sono state stimate utilizzando la cosiddetta “identificazione dei parametri”, che mira a replicare le variabili registrate durante i test di volo, variando un dato insieme di coefficienti all’interno del modello linearizzato della dinamica dell’aeromobile. L'identificazione del modo di corto periodo ha consentito l'estrazione dei suoi parametri caratteristici, quali il rapporto di smorzamento e la frequenza naturale. La procedura ha consentito inoltre di calcolare il cosiddetto “Control Anticipation Parameter” (CAP), parametro caratterizzante delle qualità di volo di un aeroplano. I risultati ottenuti sono stati messi a confronto con i requisiti prescritti dalla normativa MIL-STD-1797-A, risultando conformi al livello più alto di qualità di volo.

Sviluppo ed analisi di un sistema dual-fuel diesel/benzina per combustioni di tipo RCCI

Nel presente lavoro è progettato e sviluppato un sistema dual-fuel diesel/benzina per combustioni di tipo RCCI, e sono esposti i risultati sperimentali in termini di prestazioni ed emissioni. E' inoltre descritto e implementato un algoritmo di stima dell'MFB50 a partire dalla sola misura della velocità motore.

Studio dell'interazione tra un plasma jet nanopulsato con substrati metallici, dielettrici e liquidi

Il plasma è denominato quarto stato della materia ed è generalmente definito come un gas ionizzato costituito da elettroni e ioni. In ambito industriale i plasmi hanno trovato impiego per diversi tipi di applicazione quali il trattamento di superfici, la degradazione e lo smaltimento di rifiuti, il taglio di materiali, primi fra tutti i metalli. In particolare i plasmi atmosferici di non equilibrio, che possiedono la caratteristica di mantenere una temperatura macroscopica paragonabile a quella ambiente, sono studiati anche per applicazioni in campo biomedicale, oltre che in quello industriale. Da alcuni anni sono quindi oggetto di indagine per le caratteristiche di sterilizzazione di fluidi o solidi, per la coagulazione e il trattamento di lesioni e lacerazioni, per trattamenti su superfici quali la pelle, per il trattamento di cellule tumorali e staminali o per interfacce dispositivi biomedicali – corpo umano. Questo nuovo settore di ricerca, in grande sviluppo, viene comunemente definito Plasma & Medicine. Poiché in ambito biomedicale, un trattamento plasma può interessare diverse tipologie di substrati biologici e materiali, è stato scelto come obiettivo della tesi la caratterizzazione di una sorgente di plasma di non equilibrio a pressione atmosferica, denominata Plasma Jet, posta ad interagire con substrati di diversa natura (metallico, dielettrico, liquido). La sorgente utilizzata è in grado di produrre un plasma freddo e biocompatibile, generando diverse specie chimiche che garantiscono effetti molto interessanti (sterilizzazione, accelerazione della coagulazione sanguigna, cura di infezioni) per un utilizzo a contatto con il corpo umano o con componenti ingegneristiche che devono venire ad interagire con esso, quali stent, cateteri, bisturi. La caratterizzazione è stata effettuata mediante l’ausilio di due tecniche diagnostiche: la Schlieren Imaging, che permette di studiare la fluidodinamica del gas, OES (Optical Emission Spettroscopy), che permette di analizzare la composizione chimica della piuma di plasma e di determinare le specie chimiche che si producono. Questo elaborato si propone quindi di fornire una breve introduzione sul mondo dei plasmi e sulle loro caratteristiche, citando alcuni dei settori in cui viene utilizzato, industriali e biomedicali, con particolare attenzione per questi ultimi. Successivamente saranno riportati i setup utilizzati per le acquisizioni e una discussione sui risultati ottenuti dalle diverse tecniche diagnostiche utilizzate sul Jet durante i trattamenti. In ultimo sono poi riportate le conclusioni in modo da presentare le caratteristiche più importanti del comportamento della sorgente.

Cardiovascular changes after PMMA vertebroplasty in sheep: the effect of bone marrow removal using pulsed jet-lavage

Clinically, the displacement of intravertebral fat into the circulation during vertebroplasty is reported to lead to problems in elderly patients and can represent a serious complication, especially when multiple levels have to be treated. An in vitro study has shown the feasibility of removing intravertebral fat by pulsed jet-lavage prior to vertebroplasty, potentially reducing the embolization of bone marrow fat from the vertebral bodies and alleviating the cardiovascular changes elicited by pulmonary fat embolism. In this in vivo study, percutaneous vertebroplasty using polymethylmethacrylate (PMMA) was performed in three lumbar vertebrae of 11 sheep. In six sheep (lavage group), pulsed jet-lavage was performed prior to injection of PMMA compared to the control group of five sheep receiving only PMMA vertebroplasty. Invasive recording of blood pressures was performed continuously until 60 min after the last injection. Cardiac output and arterial blood gas parameters were measured at selected time points. Post mortem, the injected cement volume was measured using CT and lung biopsies were processed for assessment of intravascular fat. Pulsed jet-lavage was feasible in the in vivo setting. In the control group, the injection of PMMA resulted in pulmonary fat embolism and a sudden and significant increase in mean pulmonary arterial pressure. Pulsed jet-lavage prevented any cardiovascular changes and significantly reduced the severity of bone marrow fat embolization. Even though significantly more cement had been injected into the lavaged vertebral bodies, significantly fewer intravascular fat emboli were identified in the lung tissue. Pulsed jet-lavage prevented the cardiovascular complications after PMMA vertebroplasty in sheep and alleviated the severity of pulmonary fat embolism.

A New Reactor Concept for Efficient Solar-Thermochemical Fuel Production

We describe and analyze the efficiency of a new solar-thermochemical reactor concept, which employs a moving packed bed of reactive particles produce of H2 or CO from solar energy and H2O or CO2. The packed bed reactor incorporates several features essential to achieving high efficiency: spatial separation of pressures, temperature, and reaction products in the reactor; solid–solid sensible heat recovery between reaction steps; continuous on-sun operation; and direct solar illumination of the working material. Our efficiency analysis includes material thermodynamics and a detailed accounting of energy losses, and demonstrates that vacuum pumping, made possible by the innovative pressure separation approach in our reactor, has a decisive efficiency advantage over inert gas sweeping. We show that in a fully developed system, using CeO2 as a reactive material, the conversion efficiency of solar energy into H2 and CO at the design point can exceed 30%. The reactor operational flexibility makes it suitable for a wide range of operating conditions, allowing for high efficiency on an annual average basis. The mixture of H2 and CO, known as synthesis gas, is not only usable as a fuel but is also a universal starting point for the production of synthetic fuels compatible with the existing energy infrastructure. This would make it possible to replace petroleum derivatives used in transportation in the U.S., by using less than 0.7% of the U.S. land area, a roughly two orders of magnitude improvement over mature biofuel approaches. In addition, the packed bed reactor design is flexible and can be adapted to new, better performing reactive materials.

A Model to Predict Percolation Threshold and Effective Conductivity of Infiltrated Electrodes for Solid Oxide Fuel Cells

We present a mechanistic modeling methodology to predict both the percolation threshold and effective conductivity of infiltrated Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) electrodes. The model has been developed to mirror each step of the experimental fabrication process. The primary model output is the infiltrated electrode effective conductivity which provides results over a range of infiltrate loadings that are independent of the chosen electronically conducting material. The percolation threshold is utilized as a valuable output data point directly related to the effective conductivity to compare a wide range of input value choices. The predictive capability of the model is demonstrated by favorable comparison to two separate published experimental studies, one using strontium molybdate and one using La0.8Sr0.2FeO3-δ as infiltrate materials. Effective conductivities and percolation thresholds are shown for varied infiltrate particle size, pore size, and porosity with the infiltrate particle size having the largest impact on the results.

A Model to Predict Percolation Threshold and Effective Conductivity of Infiltrated Electrodes for Solid Oxide Fuel Cells

We present a mechanistic modeling methodology to predict both the percolation threshold and effective conductivity of infiltrated Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) electrodes. The model has been developed to mirror each step of the experimental fabrication process. The primary model output is the infiltrated electrode effective conductivity which provides results over a range of infiltrate loadings that are independent of the chosen electronically conducting material. The percolation threshold is utilized as a valuable output data point directly related to the effective conductivity to compare a wide range of input value choices. The predictive capability of the model is demonstrated by favorable comparison to two separate published experimental studies, one using strontium molybdate and one using La0.8Sr0.2FeO3-delta as infiltrate materials. Effective conductivities and percolation thresholds are shown for varied infiltrate particle size, pore size, and porosity with the infiltrate particle size having the largest impact on the results. (C) 2013 The Electrochemical Society. All rights reserved.

A New Reactor Concept for Efficient Solar-Thermochemical Fuel Production

We describe and analyze the efficiency of a new solar-thermochemical reactor concept, which employs a moving packed bed of reactive particles produce of H-2 or CO from solar energy and H2O or CO2. The packed bed reactor incorporates several features essential to achieving high efficiency: spatial separation of pressures, temperature, and reaction products in the reactor; solid-solid sensible heat recovery between reaction steps; continuous on-sun operation; and direct solar illumination of the working material. Our efficiency analysis includes material thermodynamics and a detailed accounting of energy losses, and demonstrates that vacuum pumping, made possible by the innovative pressure separation approach in our reactor, has a decisive efficiency advantage over inert gas sweeping. We show that in a fully developed system, using CeO2 as a reactive material, the conversion efficiency of solar energy into H-2 and CO at the design point can exceed 30%. The reactor operational flexibility makes it suitable for a wide range of operating conditions, allowing for high efficiency on an annual average basis. The mixture of H-2 and CO, known as synthesis gas, is not only usable as a fuel but is also a universal starting point for the production of synthetic fuels compatible with the existing energy infrastructure. This would make it possible to replace petroleum derivatives used in transportation in the U. S., by using less than 0.7% of the U. S. land area, a roughly two orders of magnitude improvement over mature biofuel approaches. In addition, the packed bed reactor design is flexible and can be adapted to new, better performing reactive materials.