The kinetic-theory for dilute solid liquid 2-phase flow

On the basis of a brief review of the continuum theory for macroscopic descriptions and the kinetic theory for microscopic descriptions in solid/liquid two-phase flows, some suggestions are presented, i.e. the solid phase may be described by the Boltzmann equation and the liquid phase still be described by conservation laws in the continuum theory. Among them the action force on the particles by the liquid fluid is a coupling factor which connects the phases. For dilute steady solid/liquid two-phase flows, the particle velocity distribution function can be derived by analogy with the procedures in the kinetic theory of gas molecules for the equilibrium state instead of being assumed, as previous investigators did. This done, more detailed information, such as the velocity probability density distribution, mean velocity distribution and fluctuating intensity etc. can be obtained directly from the particle velocity distribution function or from its integration. Experiments have been performed for dilute solid/liquid two-phase flow in a 4 x 6 cm2 sized circulating square pipe system by means of laser Doppler anemometry so that the theories can be examined. The comparisons show that the theories agree very well with all the measured data.

Kinetic theory for particle concentration distribution in two phase flow

The results of experiments in open channels and closed pipelines show two kinds of patterns for the vertical distribution of particle concentration (i.e., pattern I and pattern II). The former shows a pattern of maximum concentration at some location above the bottom and the downward decay of the concentration below the location. The latter always shows an increase of the particle concentration downward over the whole vertical, with the maximum value at the bottom. Many investigations were made on the pattern II, but few were made on pattern I. In this paper, a particle velocity distribution function is first obtained in the equilibrium state or in dilute steady state for the particle in two-phase flows, then a theoretical model for the particle concentration distribution is derived from the kinetic theory. More attention is paid to the predictions of the concentration distribution of pattern I and comparisons of the present model are made with the data measured by means of laser doppler anemometry (LDA). Very good agreements are obtained between the measured and calculated results.

多普勒激光雷达及其单纵模全固态激光器

设计一套测量大气风场的多普勒激光雷达系统,以种子注入的单频、高重频、脉冲紫外全固态激光器为发射光源,采用两种直接探测技术获取高低空大气风场。基于费索干涉仪（Fizeau）的条纹图像技术获取边界层和低对流层大气风场,基于双法布里珀罗干涉仪（DFP）的双边缘检测技术获取高对流层和低平流层风场。研制的单频全固态激光器输出100 Hz、30 mJ的单纵模脉冲激光,输出线宽达到傅里叶转换极限。报道了测量原理和数值模拟结果、实验样机和系统技术参数。系统将用于移动式高低空大气风场测量。

激光多普勒振动计用于水下声光通信

介绍了激光多普勒振动计(LDV)用于水下声光通信的应用背景,阐述了激光多普勒振动计的工作原理和两种相干检测方式。采用零差的相干探测方式,设计并实现了一套光纤结构的激光多普勒振动计。为了证明系统能够应用于水下声光通信,进行了对水下声源发出的声波频率和强度的探测实验。通过对实验数据的分析得出：第一,系统能够检测出水下声源发出的声波频率,对7 kHz附近的10个声波频率的测量标准偏差小于8 Hz; 第二,系统探测信号强度与水下声源发声的声压级成指数关系,对于水下目标通信所用的3.5 kHz和7 kHz声波频段的

O comportamento clínico e neurofisiológico da neuropatia durante os episódios reacionais da hanseníase

A hanseníase, uma doença conhecida por suas lesões de pele anestésicas, é a principal causa de neuropatia periférica nos países endêmicos. Os episódios reacionais são classicamente conhecidos por promover piora da função nervosa através das chamadas neurites que variam de quadros exuberantes a assintomáticos. Estas características da neuropatia tornam o diagnóstico precoce excepcionalmente desafiador assim como a necessidade de se intervir para se prevenir lesões permanentes nos nervos. Este estudo clínico, prospectivo, foi realizado selecionando-se pacientes com hanseníase, independente da forma clínica, no Ambulatório Souza Araujo, Fiocruz, Rio de Janeiro, que apresentavam episódios reacionais. O objetivo foi estudar o perfil neurológico clínico, eletroneurofisiológico e por imagem do nervo antes e após o tratamento das reações. Foram avaliados vinte e cinco pacientes levando-se em conta: exame neurológico, avaliação fisioterápica, estudo de condução nervosa, avaliação de espessura e ecogenicidade nervosa pelo método ultrassonográfico, fluxometria por laser Doppler e teste quantitativo da sensibilidade durante e um ano após o tratamento da reação. Estes pacientes foram divididos em três grupos: oito pacientes com neurite aguda, nove pacientes com neurite silenciosa e oito pacientes com reação cutânea sem neurite. Nos pacientes com episódios reacionais, observou-se predomínio do sexo masculino (60%), do grupo multibacilar (80%) e da forma clínica borderline-lepromatosa (36%). A neurite isolada foi o tipo de reação mais frequente, seguida de neurite associada à reação do tipo1, seguida da neurite associada à reação do tipo 2. O nervo motor mais acometido por neurite foi o fibular seguido pelo ulnar, enquanto o nervo sensitivo mais acometido foi o sural. O padrão eletroneuromiográfico característico dos episódios reacionais foi a mononeurite múltipla. A ultrassonografia, a fluxometria por laser Doppler e o teste quantitativo de sensibilidade, associados à clínica e ao estudo da condução nervosa, foram tidos como exames úteis para avaliação inicial e para acompanhar o tratamento dos episódios reacionais. Após o tratamento, foi constatada melhora nos parâmetros referentes à função motora, mas o mesmo não ocorreu para sensibilidade. Com esse estudo, observa-se a necessidade de acompanhamento multidiciplinar com exames especializados para os pacientes com hanseníase a fim de diagnóstico de reação e tratamento precoce evitando sequelas neurológicas.

Participação do propranolol no reparo tecidual de lesões isquêmicas cutâneas em ratos

Receptores adrenérgicos são amplamente expressos em diferentes tecidos, incluindo na pele. Recentemente foi descoberto que bloqueadores dos receptores β-adrenérgicos são capazes de modular o processo de reparo tecidual. O propranolol é um β-bloqueador não seletivo largamente utilizado na prática clínica para o tratamento de doenças cardiovasculares, parecendo apresentar propriedades antioxidantes. O objetivo desse estudo foi avaliar a resposta de diferentes doses de propranolol durante a lesão isquêmica cutânea em roedores. Ratos Wistar foram tratados com propranolol nas concentrações de 3 e 6 mg/kg. O grupo controle recebeu apenas o veículo e o grupo controle positivo recebeu vitamina E (50 mg/kg/dia). A administração do propranolol iniciou-se no dia da lesão, sendo realizada diariamente até o sacrifício. Incisões bilaterais foram feitas no dorso de cada animal. O flap foi suturado e foram realizadas lesões excisionais totais entre as lesões incisionais. A contração das lesões foi avaliada e os cortes histológicos foram corados com hematoxilina e eosina e vermelho de picrosirius. Foram utilizadas também as seguintes técnicas: Dopplerfluxometria, análises bioquímicas, análise estereológica e expressão de PECAM-1. O grupo tratado com 3 mg de propranolol apresentou uma maior redução na área total da lesão quando comparado ao grupo controle. Da mesma forma, este grupo apresentou um aumento na densidade de vasos sanguíneos, uma maior expressão de PECAM-1 e aumento na perfusão sanguínea na pele isquêmica e no sítio da lesão quando comparado ao grupo controle. Não observamos efeito antioxidante do propranolol neste modelo. Em resumo, nós sugerimos que o propranolol quando administrado na dose de 3 mg/kg/dia foi capaz de modular a angiogênese e melhorar o fechamento da lesão em modelo de roedores

Efeito da terapia farmacológica anti-hipertensiva sobre densidade capilar e função endotelial microcirculatória

Hipertensos têm rarefação capilar e disfunção endotelial microcirculatória, tornando-se mais vulneráveis a lesões em órgãos-alvo. O estudo buscou avaliar o efeito de seis meses de tratamento farmacológico sobre densidade capilar e reatividade microvascular a estímulos fisiológicos e farmacológicos em hipertensos de baixo risco cardiovascular. Secundariamente testou-se a existência de diversidade nas respostas a diferentes estratégias anti-hipertensivas. Foram recrutados 44 pacientes, com 46,71,3 anos e 20 normotensos com 48,01,6 anos. Avaliaram-se dados antropométricos e laboratoriais e dosaram-se no soro o fator de crescimento vascular endotelial (VEGF), receptor Flt-1 para VEGF e óxido nítrico (NO). A contagem capilar foi por microscopia intravital, captando-se imagens da microcirculação no dorso da falange do dedo médio e contando os capilares com programa específico. Repetia-se o procedimento após hiperemia reativa pós-oclusiva (HRPO) para avaliar o recrutamento capilar. A reatividade vascular foi testada por fluxometria Laser Doppler, iontoforese de acetilcolina (Ach), HRPO e hiperemia térmica local (HTL). Os pacientes foram distribuídos aleatoriamente para dois grupos de tratamento: succinato de metoprolol titulado a 100 mg diários ou olmesartana medoxomila titulada a 40 mg diários, empregando-se, se necessário, a hidroclorotiazida. Os controles seguiram o mesmo protocolo inicial e após seis meses todos os testes foram repetidos nos hipertensos. As variáveis clínicas e laboratoriais basais eram semelhantes em comparação aos controles e entre os dois grupos de tratamento. Após seis meses, havia pequenas diferenças entre os grupos na relação cintura-quadril e HDL. A densidade capilar antes do tratamento era significativamente menor que no grupo controle (71,31,5 vs 80,61,8 cap/mm2 p<0,001 e HRPO 71,71,5 vs 79,52,6 cap/mm2 p<0,05) e, com o tratamento, aumentou para 75,41,1 cap/mm2 (p<0,01) no estado basal e para 76,81,1 cap/mm2 à HRPO (p<0,05). À reatividade vascular, a condutância vascular cutânea (CVC) em unidades de perfusão (UP)/mmHg era similar à HTL nos controles e hipertensos e aumentou com o tratamento nos dois subgrupos (metoprolol:1,730,2 a 1,900,2 p<0,001 e olmesartana:1,490,1 a 1,870,1 p<0,001). A CVC máxima à HRPO era menor nos hipertensos: 0,30(0,22-0,39) que nos controles: 0,39(0,31-0,49) com p<0,001. Após tratamento, aumentou para 0,41(0,29-0,51) com p<0,001. O aumento foi significativo apenas no grupo olmesartana (0,290,02 a 0,420,04 p<0,001). A diferença entre o tempo para atingir o fluxo máximo à HRPO aumentou no grupo metoprolol após tratamento 3,0 (-0,3 a 8,8) segundos versus olmesartana 0,4 (-2,1 a 2,4) segundos p<0,001. À iontoforese, a área sob a curva de fluxo (AUC) era similar nos grupos e aumentou com o tratamento, de 6087(3857-9137) para 7296(5577-10921) UP/s p=0,04. O VEGF e receptor não diferiam dos controles nem sofreram variações. A concentração de NO era maior nos hipertensos que nos controles: 64,9 (46,8-117,6) vs 50,7 (42-57,5) M/dl p=0,02 e não variou com tratamento. Em conclusão, hipertensos de baixo risco têm menor densidade e menor recrutamento capilar e ambos aumentam com tratamento. Apresentam também disfunção endotelial microcirculatória que melhora com a terapia.

Efeito dos exercícios resistidos sobre a função endotelial, parâmetros hemodinâmicos e metabólicos, modulação autonômica, biomarcadores inflamatórios, composição corporal e condicionamento físico de adolescentes obesos

Introdução - O exercício aeróbio é considerado uma ferramenta eficaz na redução de fatores de risco cardiometabólico e na melhora da qualidade de vida em adolescentes obesos. No entanto, os benefícios de um programa exclusivo com exercícios resistidos (ER) ainda não foram estabelecidos nesta população. Objetivo - Avaliar o efeito de um programa exclusivo com ER sobre a função endotelial, parâmetros hemodinâmicos e metabólicos, modulação autonômica, biomarcadores inflamatórios, composição corporal e condicionamento físico de adolescentes obesos. Materiais e Métodos - Quarenta adolescentes participaram do estudo e foram divididos em dois grupos de acordo com o nível de adiposidade: grupo controle (C, n = 20; 13 meninos e 7 meninas) e grupo obeso (Ob; n=24; 7 meninos e 17 meninas). O grupo Ob foi submetido a um programa de ER, três vezes por semana, durante três meses. A função endotelial, o perfil metabólico e hemodinâmico, a modulação autonômica, os biomarcadores inflamatórios, a composição corporal e o condicionamento físico foram avaliados antes e ao final da intervenção. Na investigação de nossa hipótese utilizamos: laser-Doppler fluxometria, análises bioquímicas e de células endoteliais circulantes, monitorização da pressão arterial ambulatorial, variabilidade da frequência cardíaca (Polar), densitometria com dupla emissão de raios X, análise de força muscular em aparelho isocinético e teste cardiopulmonar de exercício submáximo em cicloergômetro. Resultados - Após três meses de intervenção exclusiva com ER observamos uma melhora na vasodilatação endotélio-dependente (P<0,05) e uma redução na pressão arterial sistólica (P<0,01), diastólica (P<0,01) e média (P<0,01), independentes de alterações no peso corporal. Adicionalmente, também observamos redução na frequência cardíaca (FC) de repouso (P<0,01), aumento na variabilidade da FC (P<0,01) e na atividade parasimpática (P<0,05). Observamos também redução na circunferência da cintura (P<0,001), na relação cintura/quadril (P<0,001), no percentual de gordura total (P<0,01), troncular (P<0,01) e de distribuição andróide (P<0,01). Os níveis de fibrinogênio (P<0,05), endotelina-1(P<0,05) e de insulina (P<0,01), e o índice HOMA-IR (P<0,05) foram menores após intervenção. Após a intervenção proposta houve redução na incidência de síndrome metabólica (16,6 vs. 0%) nos adolescentes obesos. Além disso, os estes adolescentes aumentaram a força muscular (P<0,05) e reduziram o consumo de oxigênio, a produção de gás carbônico, a ventilação e o dispêndio energético (P <0,01) durante o teste cardiopulmonar de exercício submáximo. Conclusões - Um treinamento exclusivo com ER resultou em benefícios cardiovasculares, metabólicos e na composição corporal e condicionamento físico de adolescentes obesos, independente de alterações no peso corporal. Nossos resultados sugerem que a prática de ER foi capaz de reduzir fatores de risco cardiovascular em adolescentes com obesidade.

Velocity distributions for low pressure turbines

A parametric set of velocity distributions has been investigated using a flat plate experiment. Three different diffusion factors and peak velocity locations were tested. These were designed to mimic the suction surfaces of Low Pressure (LP) turbine blades. Unsteady wakes, inherent in real turbomachinery flows, were generated using a moving bar mechanism. A turbulence grid generated a freestream turbulence level that is believed to be typical of LP turbines. Measurements were taken across a Reynolds number range of 50,000-220,000 at three reduced frequencies (0.314, 0.628, 0.942). Boundary layer traverses were performed at the nominal trailing edge using a Laser Doppler Anemometry system and hot-films were used to examine the boundary layer behaviour along the surface. For every velocity distribution tested, the boundary layer separated in the diffusing flow downstream of the peak velocity. The loss production is dominated by the mixing in the reattachment process, mixing in the turbulent boundary layer downstream of reattachment and the effects of the unsteady interaction between the wakes and the boundary layer. A sensitive balance governs the optimal location of peak velocity on the surface. Moving the velocity peak forwards on the blade was found to be increasingly beneficial when bubblegenerated losses are high, i.e. at low Reynolds number, at low reduced frequency and at high levels of diffusion. Copyright © 2008 by ASME.

Behaviour of unsteady transonic shock / boundary layer interactions with three-dimensional effects

An experimental investigation into the response of transonic SBLIs to periodic down-stream pressure perturbations in a parallel walled duct has been conducted. Tests have been carried out with a shock strength of M ∞ = 1.5 for pressure perturbation frequencies in the range 16-90 Hz. Analysis of the steady interaction at M∞ = 1.5 has also been made. The principle measurement techniques were high speed schlieren photography and laser Doppler anemometry. The structure of the steady SBLI was found to be highly three-dimensional, with large corner flows and sidewall SBLIs. These aspects are thought to influence the upstream transmission of pressure information through the interaction by affecting the post-shock flow field, including the extent of regions of secondary supersonic flow. At low frequency, the dynamics of shock motion can be predicted using an inviscid analytical model. At increased frequencies, viscous effects become significant and the shock exhibits unexpected dynamic behaviour, due to a phase lag between the upstream transmission of pressure information in the core flow and in the viscous boundary layers. Flow control in the form of micro-vane vortex generators was found to have a small impact on shock dynamics, due to the effect it had on the post-shock flow field outside the viscous boundary layer region. The relationship between inviscid and viscous effects is developed and potential destabilising mechanisms for SBLIs in practical applications are suggested. Copyright © 2009 by Paul Bruce and Holger Babinsky.

Experimental demonstration of the Rayleigh acoustic viscous boundary layer theory.

Amplitude and phase velocity measurements on the laminar oscillatory viscous boundary layer produced by acoustic waves are presented. The measurements were carried out in acoustic standing waves in air with frequencies of 68.5 and 114.5 Hz using laser Doppler anemometry and particle image velocimetry. The results obtained by these two techniques are in good agreement with the predictions made by the Rayleigh viscous boundary layer theory and confirm the existence of a local maximum of the velocity amplitude and its expected location.

Corner separation effects for normal shock wave/turbulent boundary layer interactions in rectangular channels

Experiments are conducted to examine the mechanisms behind the coupling between corner separation and separation away from the corner when holding a high-Machnumber M∞ = 1.5 normal shock in a rectangular channel. The ensuing shock wave interaction with the boundary layer on the wind tunnel floor and in the corners was studied using laser Doppler anemometry, Pitot probe traverses, pressure sensitive paint and flow visualization. The primary mechanism explaining the link between the corner separation size and the other areas of separation appears to be the generation of compression waves at the corner, which act to smear the adverse pressure gradient imposed upon other parts of the flow. Experimental results indicate that the alteration of the -region, which occurs in the supersonic portion of the shock wave/boundary layer interaction (SBLI), is more important than the generation of any blockage in the subsonic region downstream of the shock wave. © Copyright 2012 Cambridge University Press.

Experimental study into the flow physics of three-dimensional shock control bumps

This paper describes a fundamental experimental study of the flow structure around a single three-dimensional (3D) transonic shock control bump (SCB) mounted on a flat surface in a wind tunnel. Tests have been carried out with a Mach 1.3 normal shock wave located at a number of streamwise positions relative to the SCB. Details of the flow have been studied using the experimental techniques of schlieren photography, surface oil flow visualization, pressure sensitive paint, and laser Doppler anemometry. The results of the work build on the findings of previous researchers and shed new light on the flow physics of 3D SCBs. It is found that spanwise pressure gradients across the SCB ramp and the shape of the SCB sides affect the magnitude and uniformity of flow turning generated by the bump, which can impact on the spanwise propagation of the quasi-two-dimensional (2D) shock structure produced by a 3DSCB. At the bump crest, vortices can form if the pressure on the crest is significantly lower than at either side of the bump. The trajectories of these vortices, which are relatively weak, are strongly influenced by any spanwise pressure gradients across the bump tail. Asignificant difference between 2D and 3D SCBs highlighted by the study is the impact of spanwise pressure gradients on 3D SCB performance. The magnitude of these spanwise pressure gradients is determined largely by SCB geometry and shock position. Copyright © 2011 by the American Institute of Aeronautics and Astronautics, Inc.

Large-eddy simulations and measurements of a small-scale high-speed coflowing jet

Measurements and predictions are made of a short-cowl coflowing jet with a bypass ratio of 8:1. The Reynolds number is 300,000, and the inlet Mach numbers are representative of aeroengine conditions. The low Reynolds number of the measurements makes the case well suited to the assessment of large-eddy-simulation-related strategies. The nozzle concentricity is carefully controlled to deal with the emerging metastability issues of jets with coflow. Measurements of mean quantities and turbulence statistics are made using both laser Doppler anemometry and particle image velocimetry. The simulations are completed on 6× 106, 12× 106, and 50 × 106 cell meshes. To overcome near-wall modeling problems, a hybrid large-eddy-simulation-Reynolds-averaged-Navier-Stokesrelated method is used. The near-wall Reynolds-averaged-Navier-Stokes layer is helpful in preventing nonphysical separation from the nozzle wall.Copyright © 2010 by the American Institute of Aeronautics and Astronautics, Inc.

Flow field measurements of pulverized coal combustion using optical diagnostic techniques

This paper demonstrates the application of laser Doppler velocimetry (LDV) and particle image velocimetry (PIV) techniques to a particle-laden reacting flow of pulverized coal. A laboratory-scale open-type annular burner is utilized to generate velocity profiles of coal particles and micrometric alumina particles. Pair-wise two-component LDV measurements and high-speed stereo PIV measurements provide three-dimensional velocity components of the flow field. A detailed comparison of velocities for alumina and coal particle seeding revealed differences attributed to the wide size distribution of coal particles. In addition, the non-spherical shape and high flame luminosity associated with coal particle combustion introduces noise to the Mie scatter images. The comparison of mean and RMS velocities measured by LDV and PIV techniques showed that PIV measurements are affected by the wide size distribution of coal particles, whereas LDV measurements become biased toward the velocity of small particles, as signals from large particles are rejected. This small-particle bias is also reflected in the spectral characteristics for both techniques, which are in good agreement within the range of frequencies accessible. PIV measurements showed an expected lack of response of large coal particles to the turbulence fluctuations. The overall good agreement between LDV and PIV measurements demonstrates the applicability of the high-speed PIV technique to a particle-laden, high luminosity coal flame while highlighting some of its limitations. © 2013 Springer-Verlag Berlin Heidelberg.