A marker-and-cell approach to free surface 2-D multiphase flows

This work describes a methodology to simulate free surface incompressible multiphase flows. This novel methodology allows the simulation of multiphase flows with an arbitrary number of phases, each of them having different densities and viscosities. Surface and interfacial tension effects are also included. The numerical technique is based on the GENSMAC front-tracking method. The velocity field is computed using a finite-difference discretization of a modification of the NavierStokes equations. These equations together with the continuity equation are solved for the two-dimensional multiphase flows, with different densities and viscosities in the different phases. The governing equations are solved on a regular Eulerian grid, and a Lagrangian mesh is employed to track free surfaces and interfaces. The method is validated by comparing numerical with analytic results for a number of simple problems; it was also employed to simulate complex problems for which no analytic solutions are available. The method presented in this paper has been shown to be robust and computationally efficient. Copyright (c) 2012 John Wiley & Sons, Ltd.

Derivation and characterization of progenitor stem cells from canine allantois and amniotic fluids at the third trimester of gestation

Fetal tissues are frequently discarded before (amniocentesis) or after birth, which both facilitates stem cell access and helps to overcome ethical concerns. In the present study, we aimed to isolate and characterize stem cells from the allantoic and amniotic fluids (ALF; AMF) of third trimester canine fetuses. This gestation age has not been previously explored for stem cells isolation. The gestational age, cell culture conditions and method of isolation used in this study allowed for the establishment and efficient expansion of ALF and AMF cells. We showed that the majority of ALF and ALF cells express the stem cell markers, such as vimentin, nestin and cytokeratin 18 (CK18). Under appropriate culture conditions AMF derived cells can undergo differentiation into osteogenic, adipogenic, chondrogenic and neuron-like lineages. ALF derived cells showed adipogenic, and chondrogenic potential. Therefore, ALF and AMF cells derived at the third gestation trimester can be qualified as progenitor stem cells, accordingly referred as (alantoic fluid progenitor/stem) ALF PS cells and (amniotic fluid progenitor/stem) AMF PS cells. (C) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Simulation results and applications of an advection bounded scheme to practical flows

This paper reports experiments on the use of a recently introduced advection bounded upwinding scheme, namely TOPUS (Computers & Fluids 57 (2012) 208-224), for flows of practical interest. The numerical results are compared against analytical, numerical and experimental data and show good agreement with them. It is concluded that the TOPUS scheme is a competent, powerful and generic scheme for complex flow phenomena.

Numerical assessment of stability of interface discontinuous finite element pressure spaces

The stability of two recently developed pressure spaces has been assessed numerically: The space proposed by Ausas et al. [R.F. Ausas, F.S. Sousa, G.C. Buscaglia, An improved finite element space for discontinuous pressures, Comput. Methods Appl. Mech. Engrg. 199 (2010) 1019-1031], which is capable of representing discontinuous pressures, and the space proposed by Coppola-Owen and Codina [A.H. Coppola-Owen, R. Codina, Improving Eulerian two-phase flow finite element approximation with discontinuous gradient pressure shape functions, Int. J. Numer. Methods Fluids, 49 (2005) 1287-1304], which can represent discontinuities in pressure gradients. We assess the stability of these spaces by numerically computing the inf-sup constants of several meshes. The inf-sup constant results as the solution of a generalized eigenvalue problems. Both spaces are in this way confirmed to be stable in their original form. An application of the same numerical assessment tool to the stabilized equal-order P-1/P-1 formulation is then reported. An interesting finding is that the stabilization coefficient can be safely set to zero in an arbitrary band of elements without compromising the formulation's stability. An analogous result is also reported for the mini-element P-1(+)/P-1 when the velocity bubbles are removed in an arbitrary band of elements. (C) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

Qualidade de sementes de soja colhidas de forma manual e mecânica com diferentes teores de água

A colheita é uma das principais etapas no processo de produção de sementes de soja. O momento adequado para se efetuar a colheita pode variar em função do tipo de colheita e do grau de umidade das sementes. Neste sentido, o objetivo dessa pesquisa foi determinar as alterações fisiológicas de sementes de soja colhidas de forma manual e mecânica com diferentes teores de água. Para tanto, utilizaram-se sementes das cultivares Embrapa 48 e FTS Águia, que têm diferenças no teor de lignina do tegumento, colhidas de forma manual e mecanicamente com 18,0; 15,0 e 12,0% de água. Após a colheita, as sementes foram submetidas à secagem, e a qualidade das sementes foi avaliada pelos testes de germinação, emergência de plântulas, tetrazólio (viabilidade e vigor), envelhecimento acelerado e índice de velocidade de emergência de plântula. Em seguida, as sementes foram armazenadas (20 °C e 45% UR do ar) e analisadas logo após a colheita e aos seis meses de armazenamento. Os resultados obtidos indicam que o parâmetro fisiológico das sementes de soja, não é afetado, quando: se realiza colheita manual com grau de umidade das sementes de 11,4% a 18,4%; e para sementes colhidas à máquina, com grau de umidade entre 12,0% a 15,9%; mantendo a qualidade fisiológica mesmo após seis meses de armazenamento.

A new enrichment space for the treatment of discontinuous pressures in multi-fluid flows

In this work, a new enrichment space to accommodate jumps in the pressure field at immersed interfaces in finite element formulations, is proposed. The new enrichment adds two degrees of freedom per element that can be eliminated by means of static condensation. The new space is tested and compared with the classical P1 space and to the space proposed by Ausas et al (Comp. Meth. Appl. Mech. Eng., Vol. 199, 10191031, 2010) in several problems involving jumps in the viscosity and/or the presence of singular forces at interfaces not conforming with the element edges. The combination of this enrichment space with another enrichment that accommodates discontinuities in the pressure gradient has also been explored, exhibiting excellent results in problems involving jumps in the density or the volume forces. Copyright (c) 2011 John Wiley & Sons, Ltd.

Qualidade física de um latossolo vermelho sob plantio direto submetido à descompactação mecânica e biológica

A escarificação e o uso de plantas de cobertura de inverno têm sido adotados para promover a melhoria dos atributos físicos do solo relacionados à aeração. O objetivo deste trabalho foi verificar o efeito das plantas de cobertura de inverno e escarificação nas propriedades físicas de um Latossolo Vermelho distrófico, textura argilosa, após 16 anos em sistema plantio direto. Os tratamentos foram realizados em maio de 2009 e consistiram de: plantio direto (PD), plantio direto com escarificação mecânica a 0,25 m (PD-E) e plantio direto com descompactação biológica por meio da cultura do nabo forrageiro (PD-B). O delineamento experimental foi em blocos ao acaso com quatro repetições, totalizando 12 unidades experimentais. Dezoito meses após a aplicação dos tratamentos, foram coletadas amostras indeformadas de solo em cada unidade experimental, em cinco camadas: 0,0-0,1; 0,1-0,2; 0,2-0,3; 0,3-0,4; e 0,4-0,5 m. Foram avaliados os atributos físicos do solo: porosidade, densidade do solo (Ds), permeabilidade ao ar (Ka) e índices de continuidade de poros. A Ka foi medida por meio de um permeâmetro de carga constante de ar em nove potenciais mátricos (ψm): -0,5; -1; -2; -3; -5; -7; -10; -50; e -100 kPa. Os resultados indicam que os atributos físicos do solo avaliados não foram alterados pelo uso de plantas de cobertura e escarificação. Por outro lado, houve diferenças entre camadas de solo, principalmente entre 0,0-0,1 e 0,1-0,2 m. Na camada de 0,1-0,2 m, a Ds foi maior e a porosidade total e Ka (ψm = -5 kPa) foram menores do que na camada de 0,0-0,1 m. No PD-E, verificou-se que a macroporosidade foi maior na camada de 0,0-0,1 m em comparação com os outros tratamentos. Os resultados sugerem que o solo estudado submetido aos tratamentos de descompactação, após 18 meses, retornou a valores semelhantes aos da testemunha.

Artroplastia do joelho navegada x mecânica: comparação entre casos iniciais de navegação e convencionais pelo mesmo cirurgião

OBJETIVO: Foram avaliados e comparados os eixos mecânicos pós-operatórios de 36 artroplastias totais de joelho pelos sistemas de alinhamento navegado e mecânico feitos no mesmo período pelo mesmo cirurgião e equipe, iniciantes na técnica navegada e com experiência na técnica mecânica. MÉTODOS: Entre 2008 e 2010, 36 próteses totais de joelho foram executadas e comparadas, 25 navegadas e 11 mecânicas. Qualquer desvio de eixo medido no RX panorâmico pós-operatório foi considerado positivo. RESULTADOS: As próteses navegadas obtiveram média de desvio de eixo de 1,32 graus e desvio padrão de 1,57 graus e as mecânicas, respectivamente, 3,18 e 2,99 graus. Houve um melhor alinhamento com tendência à diferença estatística em favor da técnica navegada. CONCLUSÃO: Os casos com desvio de eixo maior que três graus foram significativamente maiores na técnica mecânica. A técnica por navegação foi incorporada por nossa equipe sem complicações adicionais e, mesmo sem experiência em cirurgia navegada, os primeiros casos obtiveram melhor alinhamento em relação à técnica mecânica e número significativamente menor de casos fora da zona de segurança de três graus em relação ao eixo mecânico.

Abrasividade pendular e a resistência mecânica das rochas

Esse trabalho emprega o método para avaliar a abrasividade proposto por Golovanevskiy e Bearman (2008). Esse método, ensaio de abrasão por impacto deslizante (Gouging Abrasion Test), é realizado em condições de alta tensão/alto impacto de desgaste. O método consiste de uma ponteira cilíndrica com uma ponta cônica de 90º, que, em trajetória pendular, atinge uma amostra de rocha com energia de impacto de 300 J e velocidade da ordem de 5,2 m/s. O Gouging Abrasion Index (Gi) é calculado como sendo a média do diâmetro da ponta cônica, após desgaste, em milímetros e o resultado é multiplicado por 10. Esse trabalho verificou a adequabilidade do Gouging Abrasion Test, para um pequeno número de amostras de rocha, que representam, qualitativamente, os principais tipos de rocha encontrados em trabalhos de corte, perfuração e britagem no Brasil, e a sua correlação com outros ensaios consagrados como a resistência à compressão, o desgaste Amsler e a dureza Knoop. Essa análise mostrou alta correlação entre Gi e a dureza Knoop (R² = 0,94), baixa correlação com o desgaste