Energy retrofits in social housing. Analysis of its thermal behaviour.

468 p.

Planejamento de recursos hídricos de áreas rurais degradadas: aplicação do modelo SWAT em bacia hidrográfica experimental na região Noroeste do Estado do Rio de Janeiro.

A degradação ambiental do Noroeste do Estado do Rio de Janeiro tem se intensificado nas últimas décadas devido às práticas agrícolas não preservacionistas. Esta situação, que decorre do uso inadequado do solo, tem implicado em mudanças na oferta hídrica em grau variável nos municípios da região com prejuízos econômicos nas atividades dos pequenos e médios proprietários rurais e na qualidade de vida. A abordagem para enfrentar problemas deste tipo depende da participação efetiva das instâncias de governo e dos órgãos responsáveis pela gestão dos recursos hídricos. No âmbito da hidrologia os modelos hidrológicos com base no uso e ocupação do solo são ferramentas que podem auxiliar com ótimo custo e benefício a geração de informações em bacias hidrográficas, instrumentadas ou não. Os modelos são úteis ao planejamento e à tomada de decisão por possibilitarem a previsão de vazões e simulação de cenários sobre o uso do solo e qualidade da água. Neste sentido, o presente estudo pretende dar sua contribuição ao avaliar a adequabilidade do modelo SWAT simular o processo chuva-vazão na microbacia experimental de Santa Maria e Cambiocó, com 13,5 km2, localizada na região hidrográfica do rio Muriaé, afluente do rio Paraíba do Sul. O SWAT tem sido empregado em bacias agrícolas nos EUA, na Europa e, atualmente, na China, sudeste asiático e Irã, entre outros países, e na última década maior inserção no meio acadêmico brasileiro. A versão 2005 do modelo foi utilizada por meio da sua interface SIG para simular as vazões médias diárias com base na precipitação medida no intervalo de 15 minutos no período de 2005/2006. As vazões simuladas foram comparadas com as vazões observadas no exutório da microbacia. Foram testadas as ferramentas de análise de sensibilidade e autocalibração. O método de calibração manual foi usado para o ajuste por tentativa e erro. Os parâmetros ajustados corresponderam ao CN2 e ESCO. Os valores obtidos na calibração para os coeficientes estatísticos R2, NSE, PBIAS e RSR foram 0,80, 0,80, 7,02 e 0,45, respectivamente, indicando escore muito bom, o que foi confirmado pela inspeção dos hidrogramas. As saídas validadas para período diferente da calibração forneceram para os mesmos coeficientes os valores 0,84, 0,80, 25,92 e 0,44. Os dois primeiros, com escore muito bom. O valor de PBIAS, no limite do satisfatório, e RSR, muito bom. O desempenho permitiu concluir que a simulação com o SWAT foi adequada. Em relação às pesquisas que têm sido realizadas no Brasil os valores obtidos para os indicadores foram semelhantes, indicando a capacidade do modelo para novos estudos nesta microbacia que considerem os usos consuntivos e cenários de uso do solo.

Estudo imunológico e histopatológico da infecção experimental por Schistosoma mansoni em camundongos geneticamente selecionados para tolerância oral

A esquistossomose acomete 207 milhões de pessoas, com mais de 200 mil mortes anuais. Seu principal agente etiológico é o helminto Schistosoma e o principal modelo experimental, o camundongo. Linhagens de camundongos selecionadas geneticamente para susceptibilidade (TS) e resistência (TR) a tolerância imunológica constituem bons modelos para o estudo da resposta imunológica específica e inespecífica nas infecções. O objetivo deste trabalho foi caracterizar a infecção experimental por S. mansoni nestes camundongos, evidenciando a imunopatologia por diversos parâmetros na fase aguda da infecção. TR e TS não diferiram quanto a penetração de cercárias, recuperação de vermes adultos, fecundidade/produtividade de ovos das fêmeas de S. mansoni, mas predominaram ovos mortos em TS. Quanto maior o número de casais, maior a probabilidade de troca de casais e regressão sexual da fêmea, além de pequena redução da produtividade de ovos. Análise ultraestrutural dos parasitos machos recuperados de TS apresentaram tubérculos edemaciados, espinhos encurtados e em menor densidade que os parasitos dos TR. O tegumento dos parasitos recuperados de TS apresentou-se desorganizado, intensamente vacuolizado e com tendência a se desprender da superfície e espinhos internalizados e células vitelínicas desorganizadas. TS desenvolveram granulomas hepáticos grandes, com fibras radiais e predomínio do estágio exsudativo-produtivo com características de fase produtiva (EP/P), enquanto camundongos TR desenvolveram granulomas menores, com fibras concêntricas e predomínio de granulomas exsudativo-produtivos. TS desenvolveu hepatomegalia mais acentuada na fase aguda da infecção e exacerbada esplenomegalia na fase crônica. A aspartato aminotransferase mais elevada nos TR foi coerente com a acentuada histólise nos granulomas iniciais dos TR. É possível que a histólise menor em TS tenha contribuído para sua intensa hepatomegalia na fase aguda. Leucócitos totais séricos aumentaram em TS, nas fases aguda e crônica, mas não em TR. TS apresentaram anemia durante a fase crônica da infecção, possivelmente devido ao desvio na hematopoiese medular para a produção de leucócitos ou apoptose das hemácias. A mieloperoxidase neutrofílica hepática e no íleo foi maior em TS e a peroxidase de eosinófilos foi mais elevada no íleo do TS. Ambas as linhagens produziram IFN-γ, mas os níveis funcionais de IFN-γ foram diferentes nas duas linhagens em cultura de células. É possível que a imunopatologia hepática grave na linhagem TS possa estar relacionada aos altos títulos IFN-γ. TS produziu IL-10 em maior quantidade, entretanto esta citocina não foi capaz de regular o crescimento exacerbado dos granulomas hepáticos. Altos títulos de IL-4 na linhagem TS também são coerentes com a exacerbação dos granulomas, pois, como a IL-13, a IL-4 induz síntese de colágeno e está relacionada ao desenvolvimento da fibrose no granuloma esquistossomótico. Observamos redução do percentual relativo de células T CD4+ hepáticas de animais infectados em ambas as linhagens e redução percentual nas subpopulações de linfócitos B na medula óssea (precursores, linfócitos B imaturos, maduros e plasmócitos) mais acentuada em TS que em TR, possivelmente devido a extensa mobilização de B imaturos induzida pela inflamação ou desvio da hematopoiese para síntese de granulócitos em TS. Quantitativamente, TR não alterou suas subpopulações de linfócitos B. TS e TR são bons modelos para estudo da resposta imunológica na infecção esquistossomótica experimental. Novos estudos são necessários para confirmar nossas propostas e compreender os mecanismos envolvidos na diferença da resposta imunológica dessas linhagens na relação schistosoma-hospedeiro.

O trabalho docente e as tecnologias no Programa Ginásio Experimental Carioca

Este estudo trata da recontextualização educacional das Tecnologias da Informação e da Comunicação (TIC) no Programa Ginásio Experimental Carioca (GEC), da Secretaria Municipal de Educação do Rio de Janeiro. Parte de hipótese de trabalho de que, no escopo do referido Programa, as TIC tendem a ser incorporadas como estratégia de substituição tecnológica, remetendo ao esvaziamento do trabalho docente. Para desenvolvê-la, empreende estudo de caso etnográfico e uma análise crítica dos discursos dos sujeitos envolvidos: a observação das práticas no contexto específico e as reflexões dos sujeitos sobre estas mesmas práticas. Elegendo a figura do professor polivalente como chave para a compreensão das relações entre trabalho docente e utilização intensiva das TIC, discute as ressignificações e relexicalizações em circulação. Considerando a extinção do Programa em tela, aborda os desdobramentos que têm sustentado a confirmação da hipótese de esvaziamento do trabalho docente, expresso pela ampliação e pelo aprofundamento desse novo lugar de professor no contexto do Projeto o 6 Ano Experimental

Efeitos comportamentais e endócrinos do tratamento com a vareniclina em um modelo experimental de exposição à nicotina durante a adolescência

A nicotina é considerada o principal componente psicoativo do tabaco e esta induz seus efeitos farmacológicos centrais atuando em receptores nicotínicos colinérgicos (nAChRs). A maturação dos sistemas colinérgicos é consolidada durante o período da periadolescência, o que sugere que o cérebro do adolescente é vulnerável aos efeitos de estimulantes colinérgicos. Dados os efeitos deletérios do consumo de tabaco, incluindo a dependência, têm sido desenvolvidas estratégias terapêuticas para facilitar a interrupção do uso. A mais recente é o uso da vareniclina, um agonista parcial dos nAChRs α4β2. Pouco se sabe sobre os efeitos da exposição à nicotina na adolescência e menos ainda dos efeitos de curto e longo prazos dos tratamentos disponíveis para a reversão da dependência ainda durante este período. Neste sentido, os objetivos desse trabalho foram o de estudar os comportamentos associados à ansiedade e busca por novos estímulos e a função adrenal em animais expostos à fumaça do cigarro durante a adolescência e subsequentemente tratados com procedimento para reversão de dependência à nicotina. Esse estudo utilizou 150 camundongos Suíços adolescentes (de ambos os sexos). Os animais foram expostos à solução aquosa de nicotina (50g/ml - NIC) ou de sacarina (2% - SAC) v.o. do 30o dia de vida pós-natal (PN) à PN45 e submetidos aos seguintes tratamentos por gavagem de PN45 à PN56: 1) vareniclina (0,1 ou 1,0 mg/kg/dia, VAR1 e VAR2 respectivamente); 2) veículo (VEH); 3) nicotina na dose utilizada entre PN30 e PN45 (NIC). Sete grupos experimentais foram utilizados: SACVEH, SACVAR1, SACVAR2, NICVEH, NICVAR1, NICVAR2 e NICNIC. Em PN55, os animais foram submetidos ao teste do labirinto em cruz elevado (LCE) por 5 min, e duas depois ao teste do campo vazado (CV) também por 5 min. Os tecidos coletados em PN56 (após o sacrifício dos animais) foram: adrenal esquerda para a verificação do conteúdo de catecolaminas, adrenal direita para avaliação da expressão da tirosina hidroxilase e soro para a dosagem de corticosterona. Os nossos resultados demonstraram que no final da vigência do tratamento não foram encontradas diferenças entre os grupos no comportamentos associados à ansiedade do LCE e nos associados à busca por novos estímulos no CV. Por outro lado, a análise do número de orifícios explorados no centro do CV, também utilizado como medida de ansiedade, sugerem que a vareniclina por si só e a exposição continuada à nicotina são ansiogênicas mas que que o tratamento com vareniclina após a exposição à nicotina mantém os resultados dentro da normalidade. Do ponto de vista endócrino, o conteúdo adrenal de catecolaminas foi corrigido pelo tratamento com vareniclina, os níveis séricos de corticosterona foram aumentados pela exposição à nicotina enquanto o tratamento com vareniclina aumentou a expressão de tirosina hidroxilase. Nosso estudo indica que, no final da vigência do tratamento, tanto aspectos comportamentais como endócrinos estão significativamente afetados em nosso modelo de exposição à nicotina durante a adolescência e tratamento subsequente com vareniclina. Estudos futuros deverão avaliar estes parâmetros em períodos posteriores, com o objetivo de verificar se as alterações observadas persistem na vida adulta.

Avaliação das alterações macro-hemodinâmicas, microcirculatórias, gasométricas, metabólicas e inflamatórias secundárias à sedação com dexmedetomidina em um modelo experimental de endotoxemia em hamsters

Pela sua alta incidência, morbidade, mortalidade e custos ao sistema de saúde, a sepse se destaca entre as diversas indicações de internação em unidade de terapia intensiva (UTI). A disfunção da microcirculação tem papel central na gênese e manutenção da síndrome séptica, sendo um marco fisiopatológico desta síndrome. Pacientes críticos invariavelmente estão ansiosos, agitados, confusos, desconfortáveis e/ou com dor. Neste contexto, drogas sedativas são amplamente utilizadas na medicina intensiva. A dexmedetomidina, um agonista potente e altamente seletivo dos receptores alfa-2 adrenérgicos, vem conquistando espaço como o sedativo de escolha nas UTIs por seus efeitos de sedação consciente, redução da duração e incidência de delirium e preservação da ventilação espontânea. Apesar destas possíveis vantagens, a indicação de uso da dexmedetomidina na síndrome séptica ainda carece de conhecimentos sobre seus efeitos na microcirculação e perfusão orgânica. Com o intuito de caracterizar os efeitos microcirculatórios da dexmedetomidina em um modelo murino de endotoxemia que permite estudos in vivo da inflamação e disfunção da perfusão microvascular, hamsters Sírios dourados submetidos à endotoxemia induzida por administração intravenosa de lipopolissacarídeo de Escherichia coli (LPS, 1,0 mg.kg-1) foram sedados com dexmedetomidina (5,0 μg.kg.h-1). A microscopia intravital da preparação experimental (câmara dorsal) permitiu a realização de uma análise quantitativa das variáveis microvasculares e do rolamento e adesão de leucócitos à parede venular. Também foram analisados os parâmetros macro-hemodinâmicos e gasométricos (arterial e venoso portal), as concentrações de lactato arterial e venoso portal, a água pulmonar total e a sobrevivência do animal. Animais não-endotoxêmicos e/ou tratados com solução salina a 0,9% serviram como controles neste experimento. O LPS aumentou o rolamento e a adesão de leucócitos à parede venular, diminuiu a densidade capilar funcional e a velocidade das hemácias nos capilares e induziu acidose metabólica. O tratamento com dexmedetomidina atenuou significativamente estas respostas patológicas (p < 0,05). A frequência de pulso dos animais foi significativamente reduzida pela droga (p < 0,05). Outros resultados não foram tão expressivos (estatisticamente ou clinicamente). Estes resultados indicam que a utilização de dexmedetomidina produz um efeito protetor sobre a microcirculação da câmara dorsal de hamsters endotoxêmicos. Efeitos anti-inflamatórios da dexmedetomidina sobre os leucócitos e o endotélio poderiam melhorar a perfusão capilar e representar o mecanismo in vivo de ação da droga na microcirculação.

Caracterização mecânica e tribológica de dois glazeadores disponíveis comercialmente e uma composição experimental

O objetivo desse estudo, in vitro, foi avaliar através de testes mecânicos e tribológicos, a aplicação de dois glazeadores disponíveis comercialmente e uma composição experimental como material de cobertura em restaurações de resina composta com relação à rugosidade superficial, à dureza e à resistência ao desgaste. Foram confeccionados 24 corpos de prova (CP) do compósito Z350XT (3M/ESPE) e divididos em 4 grupos. O grupo controle (GC) não recebeu selamento, o grupo Biscover LV (GB) recebeu aplicação do Biscover LV (Bisco), o grupo Natural Glaze (GN) recebeu aplicação do Natural Glaze (Nova DFL) e o grupo Experimental (GE) recebeu aplicação de um glazeador experimental contendo nanopartículas (1% em peso). Posteriormente, os CP foram submetidos à análise da rugosidade superficial utilizando um perfilômetro e avaliação da dureza através de um nanoindentador, que fornece também o módulo elástico do material. Em seguida, os CP foram submetidos ao teste de desgaste linear alternado, durante 15.000 ciclos, com carga de 5N, em água destilada. A profundidade máxima de desgaste foi avaliada através de um perfilômetro. A análise dos dados relativos à rugosidade superficial (m) foi realizada utilizando ANOVA/Duncan (p-valor = 0,000). As médias e desvio padrão foram: GC-0,12(0,01); GB-0,06(0,01); GN-0,13(0,02); GE-0,13(0,01). A análise da dureza (GPa) e módulo elástico (GPa) foram avaliados aplicando o teste não-paramétrico de Kruskal-Wallis. As médias e desvio padrão para dureza foram: GC-1,10(0,24); GB-0,31(0,004); GN-0,08(0,004); GE-0,12(0,008) para carga de 1,25mN; GC-1,08(0,139); GB-0,32(0,004); GN-0,08(0,003); GE-0,13(0,006) para carga de 2,5mN; GC-1,10(0,101); GB-0,33(0,003); GN-0,09(0,002); GE-0,13(0,056) para carga de 5,0mN. As médias e desvio padrão para módulo elástico foram: GC-17,71(1,666); GB-5,44(0,084); GN-3,484(0,114); GE-4,55(0,178) para carga de 1,25mN; GC-17,5(1,449); GB-5,18(0,065); GN-3,38(0,078); GE-4,55(0,12) para carga de 2,5mN; GC-17,69(1,793); GB-5,04(0,041); GN-3,63(0,066); GE-4,85(0,104) para carga de 5,0mN. A análise dos dados relativos à profundidade de desgaste (m) foi realizada utilizando ANOVA/Dunnett (p-valor = 0,000). As médias e desvio padrão foram: GC-12,51(0,89); GB-0,59(0,07); GN-1,41(0,12); GE-1,84(0,18). A partir dos resultados apresentados pode-se concluir que apenas o Biscover LV foi capaz de reduzir a rugosidade superficial da resina composta testada. Os demais, Natural Glaze e Experimental, não alteraram a rugosidade superficial e foram estatisticamente semelhantes entre si e com o grupo controle. Todos os glazeadores testados reduziram a dureza e o módulo elástico da resina composta quando comparados com o grupo controle, diferindo entre si, apresentando uma ordem crescente de dureza e módulo elástico (Natural Glaze < Experimental < Biscover < Controle). Todos os glazeadores testados foram capazes de reduzir o desgaste da resina composta, quando comparados com o grupo controle, diferindo entre si, apresentado uma ordem crescente de desgaste (Biscover < Natural Glaze < Experimental < Controle).

Mães obesas, filhotes obesos: estudo experimental

O aumento da obesidade materna pode refletir em efeitos deletérios na prole adulta, manifestos diferentemente de acordo com o gênero do indivíduo. Este trabalho teve como objetivo verificar a hipótese de que a obesidade materna provoca alterações metabólicas, na estrutura do tecido adiposo e hepático e mudanças de perfil inflamatório nas proles adultas de machos e fêmeas. Fêmeas C57BL/ 6 receberam dieta padrão (SC, 17% da energia proveniente do lipídeo) ou dieta hiperlipídica (HF; 49% da energia proveniente do lipídeo) durante oito semanas pré-gestacionais até a lactação. Após o desmame, os filhotes foram divididos nos grupos: SCM (machos), SCF (fêmeas), HFM (machos) e HFF (fêmeas). As características metabólicas foram avaliadas pela massa corporal (MC), glicemia de jejum, área sob a curva no teste oral de tolerância a glicose; concentrações de triglicerídes (TG) hepáticos e estimativa da esteatose hepática; análise plasmática de insulina, colesterol total (CT), triglicerídes (TG) e adipocinas; distribuição e análise morfológica do tecido adiposo e estado pró-inflamatório dos filhotes. Diferenças entre os grupos foram analisadas pelo Teste T não pareado (dados entre progenitoras e pares de grupos nas proles); one-way ANOVA com pós-teste de Tukey (para proles) e two-way ANOVA (efeito da dieta materna e gênero). O nível de significância adotado foi de P≤0,05. Progenitoras HF tiveram maior MC (+20%), glicemia elevada (+22%) e intolerância à glicose em comparação ao grupo SC. A partir da quarta semana, a MC mostrou-se maior nas proles HF, em ambos os gêneros, quando comparados às proles SC. Na 12 semana, a MC foi 20% maior no grupo HF macho e 30% maior no grupo HF fêmea do que seus controles (p<0,0001, ambos os gêneros). Intolerância à glicose foi observada em machos e fêmeas HF em relação aos seus contrapares SC (+20%, p<0,05). Proles HF demonstraram hepatomegalia com maior acúmulo de TG hepático, resultando em maior percentual de esteatose em machos (27%) e fêmeas HF (25%). Proles HF apresentaram incremento na adiposidade (+20%) e nos níveis de CT e TG do que seus congêneres SC. Níveis plasmáticos de leptina e insulina foram maiores, enquanto houve diminuição da adiponectina no grupo HF macho em relação ao grupo SC macho. Hipertrofia de adipócitos foi observada nas proles HF. TNF-alfa, IL-6 e leptina foram mais expressos em proles HF, porém diminuição na expressão de adiponectina foi evidenciada nas proles geradas por mães obesas. A luz do exposto, a dieta HF administrada em mães antes e durante períodos de gestação e lactação leva à obesidade materna que tem consequências na prole, tais como remodelamento do tecido adiposo, juntamente com alterações bioquímicas e metabólicas dos adipócitos, intensificando o estado pró-inflamatório da prole, em ambos os gêneros, na idade adulta.

Analysis and simulation of combustion oscillations in a laboratory spray combustor

The unstable combustion that can occur in combustion chambers is a major problem for aeroengines and ground-based industrial gas turbines. Nowadays, CFD provides a flexible, low cost tool to supplement direct measurement. This paper presents simulations of combustion oscillations in a liquid-fuelled experimental rig at the University of Cambridge. Linear acoustic theory was used to describe the acoustic waves propagating upstream and downstream of the combustion zone and to develop inlet and outlet boundary conditions just upstream and downstream of the combustion region enabling the CFD calculation to be efficiently concentrated on the combustion zone. A combustion oscillation was found to occur with its predicted frequency in good agreement with experimental measurements. More details about the unstable combustion can be obtained from the simulation results. The approach developed here is expected to provide a powerful tool for the design and operation of stable combustion systems. Copyright © 2009 by ASME.

Spray visualisation and acoustic analysis in a gas-turbine type burner

This paper presents the characterisation of self-excited oscillations in a kerosene burner. The combustion instability exhibits two different modes and frequencies depending on the air flow rate. Experimental results reveal the influence of the spray to shift between these two modes. Pressure and heat release fluctuations have been measured simultaneously and the flame transfer function has been calculated from these measurements. The Mie scattering technique has been used to record spray fluctuations in reacting conditions with a high speed camera. Innovative image processing has enabled us to obtain fluctuations of the Mie scattered light from the spray as a temporal signal acquired simultaneously with pressure fluctuations. This has been used to determine a transfer function relating the image intensity and hence the spray fluctuations to changes in air velocity. This function has identified the different role the spray plays in the two modes of instability. At low air flow rates, the spray responds to an unsteady air flow rate and the time varying spray characteristics lead to unsteady combustion. At higher air flow rates, effective evaporation means that the spray dynamics are less important, leading to a different flame transfer function and frequency of self-excited oscillation. In conclusion, the combustion instabilities observed are closely related with the fluctuations of the spray motion and evaporation.

Analysis of the mechanisms for impaired high-temperature, high-speed performance of 1.3 μm InGaAsP lasers

In this paper, the static and dynamic performance of multi quantum-well (MQW) 1.3 μm InGaAsP Fabry Perot lasers is assessed experimentally and theoretically to identify the mechanisms responsible for impaired high speed performance at elevated temperature. Initially, threshold currents and spontaneous emission spectra are characterized for a range of temperatures from room temperature to 85 °C to indicate a significant increase in non-radiative current contributions. Preliminary estimates are made for the contributions of leakage and Auger recombination rates, found from the dependence of integrated spontaneous emission with carrier density. Drift-diffusion modelling is found to accurately predict the trend of threshold currents over temperature. Using gain modelling good agreement is found between the measured and predicted integrated spontaneous emission intensity. Gain measurements at 85 °C indicate a reduction in RIN frequency to 63% of the 25 °C value which matches well with experimental small signal performance.

An analysis of records of gillnet fishing in Pilkington Bay, Lake Victoria

Among the commercially valuable species occurring in Lake Victoria the two endemic species of Tilapia, T. esculenta (Graham) and T. variabilis (Boulenger) still provide the basis for the fishery in many areas, though in some places the non-cichlid species are more important, for example in the Kagera river area where large numbers of Labeo victorianus and Schilbe mystus migrate seasonally into the river. Although certain species show these habitat preferences. Most of the coastline of Lake Victoria supports a wide variety of species, all of which contribute to the commercial fishery. Over the past ten years the East African Fisheries Research Organisation has fished experimentally a number of stations within a radius of fifty miles from Jinja. These stations have been selected so as to cover a variety of habitats which range from sheltered bays to exposed coastlines. The records discussed in this paper are the result of fishing operations carried out in Pilkington Bay over the period December 1954 to November 1956. This series of fishing operations was carried out in an attempt to assess the composition of the fish populations contained in this area. To this end a variety of nets of differing mesh sizes were used. Pilkington Bay is about ten square miles in extent and is an irregular and deep indentation on the north coast of Buvuma Island. It lies within the sleeping siclmess area where fishing by Africans is prohibited. When selecting an experimental fishing ground, it is important to have some idea of the amount of commercial fishing being carried out in the area. Throughout the period of this experiment a few African fishermen were seen operating illegally in the area, but it is unlikely that their efforts greatly affected the results obtained. Pilkington Bay was fished by E.A.F.R.O. in 1949 and 1950 (Lowe McConnell 1956) but since then till the present experiment, fishing in the area has been infrequent.

Poroelastic indentation analysis for hydrated biological tissues

Indentation techniques are employed for the measurement of mechanical properties of a wide range of materials. In particular, techniques focused at small length-scales, such as nanoindentation and AFM indentation, allow for local characterization of material properties in heterogeneous materials including natural tissues and biomimetic materials. Typical elastic analysis for spherical indentation is applicable in the absence of time-dependent deformation, but is inappropriate for materials with time-dependent responses. Recent analyses for the viscoelastic indentation problem, based on elastic-viscoelastic correspondence, have begun to address the issue of time-dependent deformation during an indentation test. The viscoelastic analysis has been shown to fit experimental indentation data well, and has been demonstrated as useful for characterization of viscoelasticity in polymeric materials and in hydrated mineralized tissues. However, a viscoelastic analysis is not necessarily sufficient for multi-phase materials with fluid flow. In the current work, a poroelastic analysis-based on fluid motion through a porous elastic network-is used to examine spherical indentation creep responses of hydrated biological materials. Both analytical and finite element approaches are considered for the poroelastic Hertzian indentation problem. Modeling results are compared with experimental data from nanoindentation of hydrated bone immersed in water and polar solvents (ethanol, methanol, acetone). Baseline (water-immersed) bone responses are characterized using the poroelastic model and numerical results are compared with altered hydration states due to polar solvents. © 2007 Materials Research Society.

Investigation of extinction in unsteady flames in turbulent combustion by 2D-LIF of OH radials and flamelet analysis

An experimental and theoretical investigation of premixed turbulent combustion in an engine simulator is presented. The distribution of hydroxyl radicals formed in the combustion of propane/air mixtures was visualized by 2D-LIF and used to monitor the progress of the combustion process. For stoichiometric mixtures, images showed a continuous wrinkled flame front, while in lean (λ=1.5) mixtures, local flame extinction was observed as discontinuities in the reaction zone. A bright active reaction zone was still observed in flame inlets and closed concave structures. The effects of self-absorption and of collisional quenching on the fluorescence signal are considered and appear to have only a minor net influence on the shape and width of the flame front. The images are evaluated and interpreted in terms of the Lewis number effect and the laminar flamelet model. Analysis was performed by determining the contour lines of the images (specifically, the ratios of average maximum to equilibrium OH concentration) and comparing with corresponding ratios from unstrained flame simulations. The results show that although the degree of turbulence is not high enough for straining effects to be important, flamelet curvature does play a significant role in the combustion of lean mixtures; this is manifested by a mean effective flame velocity that is less than the laminar burning velocity. © 1991 Combustion Institute.