Pair dispersion of turbulent premixed flame elements

Flame particles are mathematical points comoving with a reacting isoscalar surface in a premixed flame. In this Rapid Communication, we investigate mean square pair separation of flame particles as a function of time from their positions tracked in two sets of direct numerical simulation solutions of H-2-air turbulent premixed flames with detailed chemistry. We find that, despite flame particles and fluid particles being very different concepts, a modified Batchelor's scaling of the form = C-F ( (F)(0) Delta(F)(0))(2/3)t(2) holds for flame particle pair dispersion. The proportionality constant, however, is not universal and depends on the isosurface temperature value on which the flame particles reside. Following this, we attempt to analytically investigate the rationale behind such an observation.

Hybrid Elements for Modelling Squeeze Film Effects Coupled with Structural Interactions in Vibratory MEMS Devices

We present a hybrid finite element based methodology to solve the coupled fluid structure problem of squeeze film effects in vibratory MEMS devices, such as gyroscopes, RF switches, and 2D resonators. The aforementioned devices often have a thin plate like structure vibrating normally to a fixed substrate, and are generally not perfectly vacuum packed. This results in a thin air film being trapped between the vibrating plate and the fixed substrate which behaves like a squeeze film offering both stiffness and damping. For accurate modelling of such devices the squeeze film effects must be incorporated. Extensive literature is available on squeeze film modelling, however only a few studies address the coupled fluid elasticity problem. The majority of the studies that account for the plate elasticity coupled with the fluid equation, either use approximate mode shapes for the plate or use iterative solution strategies. In an earlier work we presented a single step coupled methodology using only one type of displacement based element to solve the coupled problem. The displacement based finite element models suffer from locking issues when it comes to modelling very thin structures with the lateral dimensions much larger than the plate thickness as is typical in MEMS devices with squeeze film effects. In this work we present another coupled formulation where we have used hybrid elements to model the structural domain. The numerical results show a huge improvement in convergence and accuracy with coarse hybrid mesh as compared to displacement based formulations. We further compare our numerical results with experimental data from literature and find them to be in good accordance.

Structural variations in aromatic 2 pi-electron three-membered rings of the main group elements

Structural variations of different Z pi-aromatic three-membered ring systems of main group elements, especially group 14 and 13 elements as compared to the classical description of cyclopropenyl cation has been reviewed in this article. The structures of heavier analogues as well as group 13 analogues of cyclopropenyl cation showed an emergence of dramatic structural patterns which do not conform, to the general norms of carbon chemistry. Isolobal analogies between the main group fragments have been efficiently used to explain the peculiarities observed in these three-membered ring systems.

Production and characterization of bioflocculants for mineral processing applications

A comparative study of two bacterial strains namely, Bacillus licheniformis and Bacillus firmus in the production of bioflocculants was made. The highest bioflocculant yield of 16.55 g/L was obtained from B. licheniformis (L) and 10 g/L from B. firmus (F). The bioflocculants obtained from the bacterial species were water soluble and insoluble in organic solvents. FTIR spectral analysis revealed the presence of hydroxyl, carboxyl and sugar derivatives in the bioflocculants. Thermal characterization by differential scanning calorimetry (DSC) showed the crystalline transition and the melting point (T-m) at 90-100 degrees C. Effects of bioflocculant dosage and pH on the flocculation of clay fines were evaluated. Highest bioflocculation efficiency on kaolin clay suspensions was observed at an optimum bioflocculant dosage of 5 g/L. The optimum pH range for the maximum bioflocculation was at pH 7-9. Bioflocculants exhibited high efficiency in dye decolorization. The maximum Cr (VI) removal was found to be 85 % for L (bioflocculant dosage at 2 g/L). This study demonstrates that microbial bioflocculants find potential applications in mineral processing such as selective flocculation of mineral fines, decolorization of dye solutions and in the remediation of toxic metal solutions. (C) 2015 Elsevier B.V. All rights reserved.

Co-Exploration of NLA Kernels and Specification of Compute Elements in Distributed Memory CGRAs

Coarse Grained Reconfigurable Architectures (CGRA) are emerging as embedded application processing units in computing platforms for Exascale computing. Such CGRAs are distributed memory multi- core compute elements on a chip that communicate over a Network-on-chip (NoC). Numerical Linear Algebra (NLA) kernels are key to several high performance computing applications. In this paper we propose a systematic methodology to obtain the specification of Compute Elements (CE) for such CGRAs. We analyze block Matrix Multiplication and block LU Decomposition algorithms in the context of a CGRA, and obtain theoretical bounds on communication requirements, and memory sizes for a CE. Support for high performance custom computations common to NLA kernels are met through custom function units (CFUs) in the CEs. We present results to justify the merits of such CFUs.

Bearing capacity factors for a conical footing using lower- and upper-bound finite elements limit analysis

Bearing capacity factors, N-c, N-q, and N-gamma, for a conical footing are determined by using the lower and upper bound axisymmetric formulation of the limit analysis in combination with finite elements and optimization. These factors are obtained in a bound form for a wide range of the values of cone apex angle (beta) and phi with delta = 0, 0.5 phi, and phi. The bearing capacity factors for a perfectly rough (delta = phi) conical footing generally increase with a decrease in beta. On the contrary, for delta = 0 degrees, the factors N-c and N-q reduce gradually with a decrease in beta. For delta = 0 degrees, the factor N-gamma for phi >= 35 degrees becomes a minimum for beta approximate to 90 degrees. For delta = 0 degrees, N-gamma for phi <= 30 degrees, as in the case of delta = phi, generally reduces with an increase in beta. The failure and nodal velocity patterns are also examined. The results compare well with different numerical solutions and centrifuge tests' data available from the literature.

Tetrahedrites as thermoelectric materials: an overview

Tetrahedrites are natural earth-abundant minerals consisting of environmentally-friendly elements of copper and sulphur. Recently, research has been focused on the natural and synthetic minerals of tetrahedrite materials for thermoelectric applications. The thermoelectric figure of merit zT of around unity at similar to 723 K for many doped and natural tetrahedrite materials in the past 2-3 years was determined and this value is comparable to conventional p-type TE materials. In this review, a brief history of tetrahedrite materials is followed by information about its crystal structure and chemical bonding, electronic band structure and transport properties. Different synthesis approaches have been summarized. Also, this review outlines the effect of different doping elements on the thermoelectric properties of tetrahedrite materials, and the natural mineral tetrahedrite that can be used as thermoelectric materials.

Continuum in the X-Z-Y Weak Bonds: Z= Main Group Elements

The Continuum in the variation of the X-Z bond length change from blue-shifting to red-shifting through zero-shifting in the X-Z---Y complex is inevitable. This has been analyzed by ab-initio molecular orbital calculations using Z= Hydrogen, Halogens, Chalcogens, and Pnicogens as prototypical examples. Our analysis revealed that, the competition between negative hyperconjugation within the donor (X-Z) molecule and Charge Transfer (CT) from the acceptor (Y) molecule is the primary reason for the X-Z bond length change. Here, we report that, the proper tuning of X-and Y-group for a particular Z-can change the blue-shifting nature of X-Z bond to zero-shifting and further to red-shifting. This observation led to the proposal of a continuum in the variation of the X-Z bond length during the formation of X-Z---Y complex. The varying number of orbitals and electrons available around the Z-atom differentiates various classes of weak interactions and leads to interactions dramatically different from the H-Bond. Our explanations based on the model of anti-bonding orbitals can be transferred from one class of weak interactions to another. We further take the idea of continuum to the nature of chemical bonding in general. (C) 2015 Wiley Periodicals, Inc.

Enhancement of Flotation Selectivity of Sphalerite Using Mineral-Stressed Paenibacillus polymyxa and Its Cellular Components

The selective flotation of sphalerite from a sphalerite-galena mineral mixture was achieved using cellular components of Paenibacillus polymyxa after adaptation to the above minerals. The soluble and insoluble fractions of the thermolysed bacterial cells adapted to sphalerite yielded higher flotation recoveries of sphalerite with selectivity indices ranging between 22 and 29. The protein profile for the unadapted and mineral-stressed cells was found to differ distinctly, attesting to variation in the yield and nature of extra-cellular polymeric substances. The changes induced in the bacterial cell wall components after adaptation to sphalerite or galena with respect to the contents of phosphate, uronic acid and acetylated sugars of P. polymyxa were quantified. In keeping with these changes, a marginal morphological transition of P. polymyxa from rods to spheres was observed. The role of the dissolved metal ions from the minerals as well as that of the constituents of extracellular secretions in modulating the surface potential of the mineral-stressed cells were demonstrated. These studies highlighted that, mineral stress led to qualitative and quantitative changes in the cellular components, which facilitated the enhancement of flotation selectivity of sphalerite.

A Numerical Study for Turbulent Flow and Thermal Influence Over Inhomogenous Canopy of Roughness Elements

A large-eddy simulation with transitional structure function(TSF) subgrid model we previously proposed was performed to investigate the turbulent flow with thermal influence over an inhomogeneous canopy, which was represented as alternative large and small roughness elements. The aerodynamic and thermodynamic effects of the presence of a layer of large roughness elements were modelled by adding a drag term to the three-dimensional Navier-Stokes equations and a heat source/sink term to the scalar equation, respectively. The layer of small roughness elements was simply treated using the method as described in paper (Moeng 1984, J. Atmos Sci. 41, 2052-2062) for homogeneous rough surface. The horizontally averaged statistics such as mean vertical profiles of wind velocity, air temperature, et al., are in reasonable agreement with Gao et al.(1989, Boundary layer meteorol. 47, 349-377) field observation (homogeneous canopy). Not surprisingly, the calculated instantaneous velocity and temperature fields show that the roughness elements considerably changed the turbulent structure within the canopy. The adjustment of the mean vertical profiles of velocity and temperature was studied, which was found qualitatively comparable with Belcher et al. (2003, J Fluid Mech. 488, 369-398)'s theoretical results. The urban heat island(UHI) was investigated imposing heat source in the region of large roughness elements. An elevated inversion layer, a phenomenon often observed in the urban area (Sang et al., J Wind Eng. Ind. Aesodyn. 87, 243-258)'s was successfully simulated above the canopy. The cool island(CI) was also investigated imposing heat sink to simply model the evaporation of plant canopy. An inversion layer was found very stable and robust within the canopy.

Efecto de fertilización mineral y orgánica y control de malezas en el cultivo de frijol común (Phaseolus vulgaris L.) bajo sistemas de callejón con madero negro (Gliricidia sepium) y convencional, Sabana Grande, Managua

El presente trabajo se realizó en época de postrera del 2000 (Octubre-Diciembre) en la finca "El Picacho" ubicada en el municipio de Sabana Grande, departamento de Managua, Nicaragua. Con el propósito de determinar el efecto de la fertilización mineral y orgánica (Factor A) y control de malezas (Factor 8) en los componente' de crecimiento y rendimiento del cultivo de frijol común (Phaseolus vulgaris L.); establecido en sistemas de callejón (Gliricidia sepium) y convencional. En un suelo perteneciente a la serie de Sabana Grande de origen volcánico y que pertenece a la zona de vida de bosque seco tropical. El diseño experimental utilizado fue el de un bifactorial con parcelas arregladas en bloques completamente al azar (BCA), con seis tratamientos y cinco repeticiones evaluando el factor fertilización y control de malezas. La fertilización tanto química como orgánica se realizó basándose en el análisis de suelo y los requerimientos del cultivo, a los 15 días después de la siembra. Para la fertilización química se adicionó (Urea 46 %), con dosis de 128 kg/ha y 134 kg/ha en callejón y convencional respectivamente y para la fertilización orgánica se adicionó gallinaza al suelo con dosis que consistían en 3636.36 kg/ha y 3787.87 kg/ha de gallinaza en callejón y convencional respectivamente. Las malezas fueron controladas y no controladas y su combinación con el factor fertilización corresponden a los tratamientos evaluados. Las variables evaluadas en ambos sistemas fueron: variables de crecimiento dentro de ésta están, altura de la planta, número de ramas por planta. Área foliar, y variables de rendimiento en donde se evaluó, número de vainas por planta, número de grano por vaina, peso de cien granos y rendimiento del grano. La variedad utilizada (INTA-Masatepe) fue liberada por el INTA en Diciembre de 1999 para condiciones de zonas secas. A los datos obtenidos de las variables de crecimiento y rendimiento del cultivo se les realizó análisis de varianza en el programa estadístico SAS; para determinar diferencias estadísticas se utilizó un grado de significancia (p>0.05). Las separaciones de medias se realizaron utilizando las pruebas de rangos múltiples de Tukey. Con respecto a los resultados de las variables evaluadas en ambos sistemas, altura de planta no presentó diferencias estadísticas significativas en el factor fertilización. No obstante el factor maleza únicamente presentó diferencias estadísticas significativas en la última medición (43 días después de la siembra) en sistema convencional. Las variables número de ramas por planta y área foliar evaluadas en ambos sistemas no presentaron diferencias estadísticas significativas en los tratamientos en estudio. En la variable vaina por planta evaluada en sistemas de callejón y convencional el factor fertilización no presentó diferencias significativas; el factor maleza, presentó diferencias estadísticas significativas únicamente para el sistema convencional. Las variables grano por vaina y peso de cien granos evaluadas en ambos sistemas no presentaron diferencias estadísticas significativas para los tratamientos en estudio. Para la variable de rendimiento, el factor fertilización no presentó diferencias significativas en los sistemas de callejón y convencional, el factor maleza presentó diferencias significativas únicamente en el sistema convencional Según el análisis económico el mejor beneficio neto se obtiene en el sistema convencional para el tratamiento fertilización química con control de malezas, con un resultado de US$ 193.72 por hectárea.

Respuesta de cuarenta y nueve genotipos de frijol común (Phaseolus vulgaris L.) de fertilización mineral bajo condiciones de La Compañía, Carazo

El ensayo se realizó en el Centro Experimental La Compañía, San Marcos, Carazo en la época de primera (Junio-Agosto) del 2001, los suelos se caracterizan por ser de origen volcánico y con bajo contenido de fósforo (1l.O ppm). Se evaluaron 49 genotipos de fríjol con y sin fertilización, con el objetivo de seleccionar genotipos eficientes al fósforo y nitrógeno nativo; y que además presenten respuesta a la aplicación de fertilizantes. El ensayo se estableció en parcelas pareadas en un diseño de latice 7 x 7 con 6 repeticiones de las que 3 fueron fertilizadas y 3 no fertilizadas. Se estudió el rendimiento, sus componentes y las variables fenológicas días a floración y días a madurez fisiológica, se realizó análisis de varianza para las variables en estudio y se clasifico a los genotipos según su eficiencia a fósforo y nitrógeno y su respuesta a la aplicación de dos dosis de fertilizante mineral (O y 129 kg/ha de la fórmula 18-46-00). Los genotipos en estudio mostraron diferentes tipos de respuesta a la aplicación de fertilizantes, que incluyen comportamientos superior, similar e inferior al compararse con la condición sin fertilizante para las distintas variables estudiadas. Las variables fenológicas no presentaron diferencias bajo ambas condiciones de fertilización. El rendimiento de grano vario entre 1 883 kg/ha hasta 3 353 kg/ha en condiciones con fertilizante y 1 591 kg/ha hasta 2 878 kg/ha en condiciones sin fertilizante. El genotipo EAP 9508-41 mostró los mayores rendimientos en ambas condiciones. En el sistema sin fertilizante 18 genotipos superaron en rendimiento promedio al INTA Jinotepe, 26 al INTA Canela, 30 al INTA Masatepe, y 34 al DOR 364. En el sistema con fertilizante 15 genotipos superaron en rendimiento promedio al DOR 364, 31 al INTA Jinotepe, 33 al INTA Canela y 46 al INT A Masatepe. Según la eficiencia en la absorción de fósforo y nitrógeno nativo y respuesta a aplicaciones de fertilizante se identifican 1 2 genotipos eficientes con respuesta, l3 genotipos eficientes sin respuesta, 11 genotipos ineficientes con respuesta y 13 genotipos ineficientes sin respuesta.

Evaluación de dos tipos de fertilizantes orgánicos (gallinaza y estiércol vacuno) y fertilizante mineral sobre el crecimiento y rendimiento del frijol común (Phaseolus vulgaris L.) establecido en postrera, 2001

El presente trabajo fue realizado en la Estación Experimental "La Compañía", San Marcos, Carazo, en época de postrera 2001, en suelos jóvenes de origen volcánicos. El suelo es franco-limoso con altos contenidos de potasio y deficiente en fósforo. De acuerdo a sus propiedades, este suelo puede ser considerado como adecuado para la mayoría de los cultivos. El propósito del experimento fue la evaluació de dos tipos de fertilizantes orgánicos (gallinaza,estiércol vacuno) y fertilizante mineral (fórmula completo 18-46-0), cada uno con dos niveles de aplicación (6363.6 kg/ha, 3181.8 kg/ha de gallinaza; 5227.2 kg/ha, 2613.6 kg/ha de estiércol vacuno y 136.36 kg/ Ha, 68.18 kg/ha de fertilizante mineral) en comparación con un tratamiento testigo sin aplicación de fertilizante. Las Parcelas experimentales tuvieron un tamaño de 20 m 2. La variedad evaluada fue DOR 364 De frijol común. Se utilizó un diseño unifactorial de bloques completos al azar (B.C.A.) con siete tratamientos y cuatro repeticiones. La variables evaluadas fueron: altura de planta, promedio de hojas por planta, área foliar, promedio de ramas por planta, altura de inserción de la primera vaina, promedio de vainas por planta, promedio de granos por vaina, peso de cien granos y rendimiento en kg/ha. Los datos se procesaron usando análisis de varianza (ANDEVA), y se utilizó la prueba de rangos múltiples de Tukey al 0.05% de margen de error, se realizó un análisis químico de suelo y análisis económico para evaluar la rentabilidad de los tratamientos y de esta forma ofrecer alternativas económicas a pequeños y medianos productores. Los resultados obtenidos indican que bajo la aplicación de fertilizante orgánico (gallinaza en dosis alta) y fertilizante mineral en dosis alta, se obtuvieron los mejores resultados para las diferentes variables evaluadas a excepción de promedio de ramas por planta, vainas por planta, granos por vaina y peso de cien granos. El mayor rendimiento se obtuvo en el tratamiento con aplicación de fertilizante mineral dosis alta con 2845.19 kg/ha, seguido por el tratamiento con fertilizante mineral en dosis media con 2606.06 kg/ha, lo cual indica que haciendo un buen manejo de la fertilización se obtienen buenos resultados o sea que si aumentamos las dosis de aplicación del fertilizante se produce un aumento de los costos de producción. El análisis económico indica que el tratamiento mineral en dosis media resulto ser el más rentable.

Evaluación de tres tipos de fertilizantes (gallinaza, estiércol vacuno y un fertilizante mineral) en el cultivo de maiz (Zea mays L.) variedad NB-6

El presente trabajo fue realizado en el departamento de Carazo en la unidad experimental La Compañía, ubicada en el km. 45 de la carretera San Marcos–Masatepe durante la época de primera (2001). Los suelos de esta estación son originados a partir de cenizas volcánicas de textura franco-limosa su pH es considerado de medio ácido a neutro, buena profundidad y buena permeabilidad. El propósito del experimento fue la evaluación del cultivo de maíz (Zea mays L.), ante la aplicación de tres tipos de fertilizantes (gallinaza, estiércol vacuno y un fertilizante mineral de la formula 18-46-0). Las dosis utilizadas fueron calculadas a partir de los requerimientos del cultivo y apoyados en un análisis de suelo realizado previo a la siembra, de tales resultados se aplicaron las dosis de 2772.84 y 1386.42 kg/ha de gallinaza, 2303.59 y 1151.79 kg/ha de estiércol y para el fertilizante mineral las dosis de 249.56 y 124.78kg/ha respectivamente. Las parcelas experimentales tuvieron un tamaño de 20 m2. La variedad de maíz evaluada fue la variedad NB-6, de la cual se utilizó semilla certificada, se usó un arreglo unifactorial con un diseño de bloques completos al azar (B.C.A), con siete tratamientos y cuatro repeticiones. Las variables evaluadas fueron: Altura de planta, Número de hojas, Diámetro del tallo, la Altura de la hoja bandera, Altura de inserción de la mazorca, Número de fruto por planta y Componentes del rendimiento como son: número de hileras por mazorca, largo de la mazorca, número de granos por hilera y el diá metro de la mazorca. A los datos obtenidos se le realizó un análisis estadístico usando el análisis de varianza utilizando el comparador de Tukey al 95 % de confiabilidad. Este análisis se realizó en el programa estadístico MINITAB y SAS. También se realizó un análisis económico para conocer la tasa de retorno marginal, que se obtiene con la inversión de cualquiera de los tratamientos evaluados. Los mejores resultados en cuanto al rendimiento agrícola, así como la mayor tasa de retorno marginal, se obtuvieron con la aplicación de 2772.84 kg/ha de gallinaza obteniéndose un rendimiento de 5848.86 kg/ha, y una tasa de retor no marginal de 662 %.