Influence of hysteresis on tidal capillary fringe dynamics in a well-sorted sand

Nielsen and Perrochet [Adv. Water Resour. 23 (2000) 503] presented experimental data for cyclic water movement in the vadose zone above an oscillating watertable. The response of the watertable to cyclic forcing was characterised by the ratios of the forcing head to watertable amplitudes and their associated phase lag. They found that their non-hysteretic Richards' equation model failed to represent the observed behaviour of these parameters. This paper explores the effect on the simulated capillary fringe dynamics (in terms of these parameters) of including varying degrees of hysteresis in the moisture retention curve used in a numerical model of their experiment. It is clear that hysteresis can indeed account for observed discrepancies between simulation and experiment and that the effect of hysteresis varies with the frequency of oscillation. The use of a single-valued mean retention curve, as advocated by some authors, fails to provide a match between the simulated and observed behaviour of the Nielsen and Perrochet parameters, but is shown to be adequate for predicting time-averaged soil moisture profiles. (C) 2003 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Assessing forest fire as a potential PCDD/F source in Queensland, Australia

Forest fires are suggested as a potential and significant source of polychlorinated dibenzo-p-dioxins and polychlorinated dibenzofurans (PCDD/Fs), even though no studies to date provide sufficient evidence to confirm forest fires as a source of PCDD/Fs. Recent investigations in Gueensland, Australia have identified a widespread contamination of PCDDs (in particular OND) in soils and sediments in the coastal region from an unknown source of PCDD/Fs. Queensland is predominately rural; it has few known anthropogenic sources of PCDD/Fs, whereas forest fires are a frequent occurrence. This study was conducted to assess forest fires as a potential source of the unknown PCDD/F contamination in Queensland. A combustion experiment was designed to assess the overall mass of PCDD/Fs before and after a simulated forest fire. The results from this study did not identify an increase in Sigma-PCDD/Fs or OCDD after the combustion process. However, specific non-2,3,7,8 substituted lower chlorinated PCDD/Fs were elevated after the combustion process, suggesting formation from a precursor. The results from this study indicate that forest fires are unlikely to be the source of the unknown PCDD contamination in Gueensland, rather they are a key mechanism for the redistribution of PCDD/Fs from existing sources and precursors.

Simulation supplements field studies to determine no-till dryland corn population recommendations for semiarid western Nebraska

In a 2-yr multiple-site field study conducted in western Nebraska during 1999 and 2000, optimum dryland corn (Zea mays L.) population varied from less than 1.7 to more than 5.6 plants m(-2), depending largely on available water resources. The objective of this study was to use a modeling approach to investigate corn population recommendations for a wide range of seasonal variation. A corn growth simulation model (APSIM-maize) was coupled to long-term sequences of historical climatic data from western Nebraska to provide probabilistic estimates of dryland yield for a range of corn populations. Simulated populations ranged from 2 to 5 plants m(-2). Simulations began with one of three levels of available soil water at planting, either 80, 160, or 240 mm in the surface 1.5 m of a loam soil. Gross margins were maximized at 3 plants m(-2) when starting available water was 160 or 240 mm, and the expected probability of a financial loss at this population was reduced from about 10% at 160 mm to 0% at 240 mm. When starting available water was 80 mm, average gross margins were less than $15 ha(-1), and risk of financial loss exceeded 40%. Median yields were greatest when starting available soil water was 240 mm. However, perhaps the greater benefit of additional soil water at planting was reduction in the risk of making a financial loss. Dryland corn growers in western Nebraska are advised to use a population of 3 plants m(-2) as a base recommendation.

3: Rehabilitation principles for treating chronic musculoskeletal injuries

Evaluation of patients for rehabilitation after musculoskeletal injury involves identifying, grading and assessing the injury and its impact on the patient's normal activities. Management is guided by a multidisciplinary team, comprising the patient, doctor and physical therapist, with other health professionals recruited as required. Parallel interventions involving the various team members are specified in a customised management plan. The key component of the plan is active mobilisation utilising strengthening, flexibility and endurance exercise programs. Passive physical treatments (heat, ice, and manual therapy), as well as drug therapy and psychological interventions, are used as adjunctive therapy. Biomechanical devices or techniques (eg, orthotic devices) may also be helpful. Coexisting conditions such as depression and drug dependence are treated at the same time as the injury. Effective team communication, simulated environmental testing and, for those employed, contact with the employer facilitate a staged return to normal living, sports and occupational activities.

Temas e quest??es sobre a gest??o da despesa p??blica

O presente texto tem por escopo a avalia????o da gest??o da despesa p??blica, num contexto de mudan??as inseridas por novas t??cnicas gerenciais, provocando uma amplia????o do conceito de gest??o da despesa, que, al??m de se preocupar com sistemas e t??cnicas operacionais, teria tamb??m sua aten????o voltada para os resultados e a satisfa????o do cliente. A transforma????o gerada pelo pacote emplementador da reforma ?? avaliada, partindo de uma simula????o em que as reformas seriam consideradas completamente instaladas, com o objetivo de ressaltar suas totais implica????es num contexto futuro. Elege-se o ano de 2020, como um marco, para levantar quest??es cruciais do referido pacote, abordando elementos que poderiam favorecer melhores resultados.

Cenários de mudanças climáticas para a América do Sul : impacto no zoneamento agroclimático da cana-de-açúcar

O Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC) através do seu Quarto Relatório de Avaliação das Mudanças Climáticas Globais (IPCC-AR4), publicado em 2007, atribui as emissões de gases de efeito estufa como a principal causa do aumento médio das temperaturas e alerta para uma elevação entre 1,8 ºC e 6,4 ºC até 2100, podendo modificar assim a aptidão climática para as culturas agrícolas em diversas regiões do planeta. Diante disso, existe a necessidade de substituição dos combustíveis fósseis por fontes renováveis e limpas de energia, como o etanol. A cana-de-açúcar apresenta-se, portanto, como uma cultura estratégica na produção do etanol. O presente trabalho teve como objetivos: 1) avaliar o desempenho dos Modelos Climáticos Globais (MCGs) do IPCC-AR4 na simulação de dados climáticos de temperatura do ar e precipitação pluviométrica para o período anual e mensal; 2) elaborar o zoneamento agroclimático da cana-de-açúcar para a América do Sul considerando o clima referência e o futuro para as décadas de 2020, 2050 e 2080 em função do cenário de emissão A1B considerado pessimista e que usa um equilíbrio entre todas as fontes de energia. Para a avaliação do desempenho dos MCGs, foram utilizados dados climáticos médios mensais observados de precipitação e temperatura do ar provenientes do Climatic Research Unit (CRU) e dados simulados oriundos dos 22 MCGs do IPCC (cenário 20c3m) compreendidos entre o período de 1961-1990, além do Multimodel (ensemble) – MM que é a média da combinação dos dados de todos os modelos. O desempenho dos MCGs foi avaliado pelos índices estatísticos: desvio padrão, correlação, raiz quadrada da média do quadrado das diferenças centralizadas e o “bias” dos dados simulados com os observados, que foram representados no diagrama de Taylor. Para a etapa da elaboração do zoneamento agroclimático procedeu-se o cálculo dos balanços hídricos (referência e futuros) da cultura, pelo método de Thornthwaite & Mather (1955). Para o cenário referência, utilizaram-se dados das médias mensais da precipitação e temperatura provenientes do CRU, enquanto que para as projeções futuras, dados provenientes das anomalias do Multimodel (ensemble) – MM para as décadas de 2020, 2050 e 2080, que foram ajustados, obtendo-se assim as projeções futuras para cada período analisado. Baseado nos mapas temáticos reclassificados de deficiência hídrica anual, temperatura média anual, excedente hídrico anual e no índice de satisfação das necessidades de água (ISNA), realizou-se uma sobreposição dessas informações obtendo assim, os mapas finais do zoneamento agroclimático da cana-de-açúcar. Posteriormente ao zoneamento, realizou-se a análise das transições (ganhos, perdas e persistências) entre as classes de aptidão climática da cultura. Os resultados mostram que o Multimodel (ensemble) – MM para o período mensal apresenta o melhor desempenho entre os modelos analisados. As áreas inaptas correspondem a maior parte da América do Sul e uma expressiva transição entre as classes de aptidão climática da cultura.

Modelagem e simulação de um secador intermitente de fluxos contracorrentes para frutos do cafeeiro

Este trabalho foi realizado com o objetivo de desenvolver um modelo computacional para simular a secagem de frutos café em um secador intermitente de fluxos contracorrente, empregando a linguagem de simulação EXTEND™ e o Modelo de Thompson (THOMPSON; PEART; FOSTER, 1968). Para validação do modelo desenvolvido foram utilizados dados experimentais obtidos por Silva (1991), em que foram empregados três níveis de temperatura do ar de secagem de 60, 80 e 100 °C. O modelo desenvolvido foi validado, sendo constatados desvios absolutos de 1,8% b.u e 1,1 kg e erros relativos de 11% e 1,6% na previsão dos parâmetros teor de água final e consumo de lenha, respectivamente. O modelo validado foi empregado na condução de experimentos tipo comparação de cenários. O primeiro experimento refere a alterações do ciclo operacional em que foram alterados os tempos de movimentação e de parada do fluxo da massa de grãos. E o segundo refere à alteração da configuração do secador quanto às alturas das câmaras de secagem e descanso. O ciclo operacional com os tempos de movimentação de um minuto e de parada de dezesseis minutos, para a temperatura do ar de secagem de 100 °C, proporcionou o melhor desempenho, sendo constatado tempo secagem de 12,3 h, consumo de lenha de 109,5 kg, consumo específico de energia de 7660 kJ.kg-1 de água evaporada, e capacidade de secagem de 87,86 kg.h-1. Quanto à configuração do secador, o melhor desempenho ocorreu para altura da câmara de secagem de 2,3 m usando a temperatura do ar de secagem de 100 °C, em que foram simulados tempo de secagem de 12,0 h, consumo de lenha de 106,5 kg, consumo específico de energia, de 7433 kJ.kg-1 de água evaporada, e capacidade de secagem de 90 kg.h-1. Desse modo, na condução da secagem de frutos de café em um secador intermitente de fluxos contracorrentes é recomendado o ciclo operacional com tempos de movimentação de um minuto e o de parada de dezesseis minutos, e não empregar a câmara de descanso. Essa conclusão está fundamentada em índices de desempenho do secador. Ressalta-se que não foram simulados os impactos nos parâmetros de qualidade.

Modelo de escoamento multifásico para estudo da interação onda/sedimento

Modelos de escoamento multifásico são amplamente usados em diversas áreas de pesquisa ambiental, como leitos fluidizados, dispersão de gás em líquidos e vários outros processos que englobam mais de uma propriedade físico-química do meio. Dessa forma, um modelo multifásico foi desenvolvido e adaptado para o estudo do transporte de sedimentos de fundo devido à ação de ondas de gravidade. Neste trabalho, foi elaborado o acoplamento multifásico de um modelo euleriano não-linear de ondas do tipo Boussinesq, baseado na formulação numérica encontrada em Wei et al. (1995), com um modelo lagrangiano de partículas, fundamentado pelo princípio Newtoniano do movimento com o esquema de colisões do tipo esferas rígidas. O modelo de ondas foi testado quanto à sua fonte geradora, representada por uma função gaussiana, pá-pistão e pá-batedor, e quanto à sua interação com a profundidade, através da não-linearidade e de propriedades dispersivas. Nos testes realizados da fonte geradora, foi observado que a fonte gaussiana, conforme Wei et al. (1999), apresentou melhor consistência e estabilidade na geração das ondas, quando comparada à teoria linear para um kh   . A não-linearidade do modelo de ondas de 2ª ordem para a dispersão apresentou resultados satisfatórios quando confrontados com o experimento de ondas sobre um obstáculo trapezoidal, onde a deformação da onda sobre a estrutura submersa está em concordância com os dados experimentais encontrados na literatura. A partir daí, o modelo granular também foi testado em dois experimentos. O primeiro simula uma quebra de barragem em um tanque contendo água e o segundo, a quebra de barragem é simulada com um obstáculo rígido adicionado ao centro do tanque. Nesses experimentos, o algoritmo de colisão foi eficaz no tratamento da interação entre partícula-partícula e partícula-parede, permitindo a evidência de processos físicos que são complicados de serem simulados por modelos de malhas regulares. Para o acoplamento do modelo de ondas e de sedimentos, o algoritmo foi testado com base de dados da literatura quanto à morfologia do leito. Os resultados foram confrontados com dados analíticos e de modelos numéricos, e se mostraram satisfatórios com relação aos pontos de erosão, de sedimentação e na alteração da forma da barra arenosa

Uma contribuição experimental aos fundamentos da propagação de uma frente de combustão em meio poroso

A propagação de uma frente de combustão ocorre numa variedade de situações e para diferentes propósitos industriais. O desempenho desses processos precisa melhorar e ao mesmo tempo reduzir os níveis de emissões para atender às normas de emissões internacionais. Para isso é necessário um certo grau de conhecimento tanto do processo como dos fenômenos da combustão. Em todos as situações envolvendo a combustão, a propagação é iniciada por uma fonte de calor e, após a ignição do combustível, a frente de combustão alcança o combustível adjacente. Estudos anteriores mostraram a ignição e propagação de uma frente de combustão como um fenômeno complexo que depende de processos químicos, térmicos e físicos. O presente trabalho abordou os desafios encontrados durante uma abordagem empírica para análise da propagação de uma frente de combustão em leito fixo. A partir da utilização de combustíveis simulados foram analisados: a influência da composição do combustível no comportamento da ignição do mesmo, as características da propagação da frente de combustão (regime de combustão, retração do leito e estrutura da frente) e a influência da ignição do combustível na propagação da frente de combustão. Foi possível realizar um mapeamento, para diferentes composições, do comportamento da ignição de combustíveis sólidos. A partir dos resultados de propagação da frente verificou-se que ocorrem basicamente três estágios de combustão no leito: ignição, propagação e oxidação do carbono fixo remanescente. Através das análises de gás notou-se a existência de dois regimes de combustão no leito: limitada pela reação e limitada pelo oxigênio. Foi obtido que em leitos com alta porcentagem de material inerte, onde há maior estabilidade, há uma maior influência da ignição na frente de combustão. Assim, mostrou-se como esses conhecimentos são úteis em diversas aplicações e processos industriais.

Crescimento de crambe na presença ou ausência de competição interespecífica

RESUMOCrambe (Crambe abyssinica) has a cropping cycle of around 90 days, being suitable as an alternative to the second grain crop planted after soybean is harvested in the Center West region of Brazil. It is necessary to understand the growth and development dynamics of crambe plants in order to allow correct management of the production factors. This study aimed to describe the growth and development parameters of crambe plants under presence or absence of interspecific competition. The experiment was installed in the fall-winter 2011 in an Oxisoil, in completely randomized blocks design with three replications. Treatments comprised crambe plants growing either in presence or absence of interspecific simulated competition, throughout the cropping cycle. Plants were collected for the growth analysis every 15 days from harvest until 75 days after emergence. Growth parameters leaf area (AF), dry mass of stems/culms (MSC), leaves (MSF) and total (MST) dry mass, leaf area index (IAF), absolute (TCA) and relative (TCR) growth rates, net assimilation rate (TAL), specific leaf area (AFE), leaf area duration (DAF), leaf area ratio (RAF) and leaf mass ratio (RMF) were determined for the crop plants, subjected or not to competition, as well as for the simulated competitor. Crambe is a low competitive crop, being the competition more severe until 60-70 days after emergence. Besides, crop performance under field conditions was properly described by the net assimilation rate (TAL), which is also affected by the leaf area duration (DAF) and leaf mass ratio (RMF).

Dense motion field estimation from myocardial boundary displacements

Minimally invasive cardiovascular interventions guided by multiple imaging modalities are rapidly gaining clinical acceptance for the treatment of several cardiovascular diseases. These images are typically fused with richly detailed pre-operative scans through registration techniques, enhancing the intra-operative clinical data and easing the image-guided procedures. Nonetheless, rigid models have been used to align the different modalities, not taking into account the anatomical variations of the cardiac muscle throughout the cardiac cycle. In the current study, we present a novel strategy to compensate the beat-to-beat physiological adaptation of the myocardium. Hereto, we intend to prove that a complete myocardial motion field can be quickly recovered from the displacement field at the myocardial boundaries, therefore being an efficient strategy to locally deform the cardiac muscle. We address this hypothesis by comparing three different strategies to recover a dense myocardial motion field from a sparse one, namely, a diffusion-based approach, thin-plate splines, and multiquadric radial basis functions. Two experimental setups were used to validate the proposed strategy. First, an in silico validation was carried out on synthetic motion fields obtained from two realistic simulated ultrasound sequences. Then, 45 mid-ventricular 2D sequences of cine magnetic resonance imaging were processed to further evaluate the different approaches. The results showed that accurate boundary tracking combined with dense myocardial recovery via interpolation/ diffusion is a potentially viable solution to speed up dense myocardial motion field estimation and, consequently, to deform/compensate the myocardial wall throughout the cardiac cycle. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.

(Virtual) Agents for running electricity markets

This paper describes a multi-agent based simulation (MABS) framework to construct an artificial electric power market populated with learning agents. The artificial market, named TEMMAS (The Electricity Market Multi-Agent Simulator), explores the integration of two design constructs: (i) the specification of the environmental physical market properties and (ii) the specification of the decision-making (deliberative) and reactive agents. TEMMAS is materialized in an experimental setup involving distinct power generator companies that operate in the market and search for the trading strategies that best exploit their generating units' resources. The experimental results show a coherent market behavior that emerges from the overall simulated environment.

SAR determination and influence of the human head in the radiation of a mobile antenna for two different frequencies

The big proliferation of mobile communication systems has caused an increased concern about the interaction between the human body and the antennas of mobile handsets. In order to study the problem, a multiband antenna was designed, fabricated and measured to operate over two frequency sub bands 900 and 1800 MHz. After that, we simulated the same antenna, but now, in the presence of a human head model to analyze the head's influence. First, the influence of the human head on the radiation efficiency of the antenna has been investigated as a function of the distance between the head and the antenna and with the inclination of the antenna. Furthermore, the relative amount of the electromagnetic power absorbed in the head has been obtained.

Modeling, control and simulation of full-power converter wind turbines equipped with permanent magnet synchronous generator

In this paper, two wind turbines equipped with a permanent magnet synchronous generator (PMSG) and respectively with a two-level or a multilevel converter are simulated in order to access the malfunction transient performance. Three different drive train mass models, respectively, one, two and three mass models, are considered in order to model the bending flexibility of the blades. Moreover, a fractional-order control strategy is studied comparatively to a classical integer-order control strategy. Computer simulations are carried out, and conclusions about the total harmonic distortion (THD) of the electric current injected into the electric grid are in favor of the fractional-order control strategy.

Learning dependent sources using mixtures of Dirichlet: applications on hyperspectral unmixing

This paper is an elaboration of the DECA algorithm [1] to blindly unmix hyperspectral data. The underlying mixing model is linear, meaning that each pixel is a linear mixture of the endmembers signatures weighted by the correspondent abundance fractions. The proposed method, as DECA, is tailored to highly mixed mixtures in which the geometric based approaches fail to identify the simplex of minimum volume enclosing the observed spectral vectors. We resort then to a statitistical framework, where the abundance fractions are modeled as mixtures of Dirichlet densities, thus enforcing the constraints on abundance fractions imposed by the acquisition process, namely non-negativity and constant sum. With respect to DECA, we introduce two improvements: 1) the number of Dirichlet modes are inferred based on the minimum description length (MDL) principle; 2) The generalized expectation maximization (GEM) algorithm we adopt to infer the model parameters is improved by using alternating minimization and augmented Lagrangian methods to compute the mixing matrix. The effectiveness of the proposed algorithm is illustrated with simulated and read data.