Statistical analysis and simulation techniques in wall-bounded turbulence

The present work is devoted to the assessment of the energy fluxes physics in the space of scales and physical space of wall-turbulent flows. The generalized Kolmogorov equation will be applied to DNS data of a turbulent channel flow in order to describe the energy fluxes paths from production to dissipation in the augmented space of wall-turbulent flows. This multidimensional description will be shown to be crucial to understand the formation and sustainment of the turbulent fluctuations fed by the energy fluxes coming from the near-wall production region. An unexpected behavior of the energy fluxes comes out from this analysis consisting of spiral-like paths in the combined physical/scale space where the controversial reverse energy cascade plays a central role. The observed behavior conflicts with the classical notion of the Richardson/Kolmogorov energy cascade and may have strong repercussions on both theoretical and modeling approaches to wall-turbulence. To this aim a new relation stating the leading physical processes governing the energy transfer in wall-turbulence is suggested and shown able to capture most of the rich dynamics of the shear dominated region of the flow. Two dynamical processes are identified as driving mechanisms for the fluxes, one in the near wall region and a second one further away from the wall. The former, stronger one is related to the dynamics involved in the near-wall turbulence regeneration cycle. The second suggests an outer self-sustaining mechanism which is asymptotically expected to take place in the log-layer and could explain the debated mixed inner/outer scaling of the near-wall statistics. The same approach is applied for the first time to a filtered velocity field. A generalized Kolmogorov equation specialized for filtered velocity field is derived and discussed. The results will show what effects the subgrid scales have on the resolved motion in both physical and scale space, singling out the prominent role of the filter length compared to the cross-over scale between production dominated scales and inertial range, lc, and the reverse energy cascade region lb. The systematic characterization of the resolved and subgrid physics as function of the filter scale and of the wall-distance will be shown instrumental for a correct use of LES models in the simulation of wall turbulent flows. Taking inspiration from the new relation for the energy transfer in wall turbulence, a new class of LES models will be also proposed. Finally, the generalized Kolmogorov equation specialized for filtered velocity fields will be shown to be an helpful statistical tool for the assessment of LES models and for the development of new ones. As example, some classical purely dissipative eddy viscosity models are analyzed via an a priori procedure.

Timing per l'inserimento in lista dei pazienti affetti da fibrosi cistica che necessitano di trapianto polmonare: casistica di un centro regionale di riferimento

Timing of waiting list entrance for patients with cystic fibrosis in need of pulmonary transplant: the experience of a regional referral centre Objective: Evaluation of parameters that can predict a rapid decay of general conditions of patients affected by Cystic Fibrosis (CF) with no specific criteria to be candidate to pulmonary transplant. Material and methods: Fifteen patients with CF who died for complications and 8 who underwent lung transplantation in the 2000-2010 decade, were enrolled. Clinical data 2 years before the event (body max index, FEV1%, number of EV antibiotic treatments per year, colonization with Methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA), pseudomonas aeruginosa mucosus, burkholderia cepacia, pulmonary allergic aspergilosis) were compared among the 2 groups. Results: Mean FEV1% was significantly higher and mean number of antibiotic treatment was lower in deceased than in the transplanted patients (p<0.002 and p<0.001 respectively). Although in patients who died there were no including criteria to enter the transplant list 2 years before the exitus, suggestive findings such as low BMI (17.3), high incidence of hepatic pathology (33.3%), diabetes (50%), and infections with MRSA infection (25%), Pseudomonas aeruginosa (83.3%) and burkholderia cepacia (8.3%) were found with no statistical difference with transplanted patients, suggesting those patients were at risk of severe prognosis. In patients who died, females were double than males. Conclusion: While evaluating patients with CF, negative prognostic factors such as the ones investigated in this study, should be considered to select individuals with high mortality risk who need stricter therapeutical approach and follow up. Inclusion of those patients in the transplant waiting list should be taken into account.

Problematiche delle infezioni da CMV in gravidanza: ruolo dell'ecografia

Problematiche delle infezioni da Citomegalovirus in gravidanza Obiettivi: migliorare la sensibilità dell'ecografia nella diagnosi di infezione da CMV individuando un reperto ecografico cerebrale suggestivo di infezione fetale da Citomegalovirus a 20 settimane di gestazione. Metodi: tra febbraio 1989 e settembre 2009, 721 pazienti afferenti alla nostra Unità di Medicina Materno fetale per infezione primaria da CMV hanno eseguito amniocentesi e sono state sottoposte ad un esame neurosonografico transvaginale a 20-22 settimane di gestazione. Risultati: in 29 feti con infezione congenita sono state evidenziate anomalie ecografiche (17%), di cui in 22 casi a livello cerebrale. In 13 casi l'ecografia transvaginale ha permesso di identificare un alone ecogeno periventricolare a margini ben definiti ad un'epoca gestazionale media di 20.5 settimane (20-22 settimane). Di questi casi 12 pazienti hanno deciso di interrompere la gravidanza. L'unico neonato ha presentato alla nascita un'ipoacusia bilaterale. I riscontri autoptici ottenuti (7/12) hanno mostrato un'infezione citomegalica disseminata ed in 3 casi segni a livello cerebrale. Conclusioni: il limite ecografico della diagnosi di infezione fetale nei casi di infezione primaria da CMV è noto. In pazienti gravide alla 20 settimana di gestazione con infezione recente da Citomegalovirus, il riscontro di un alone ecogeno periventricolare risulta essere un precoce ed attendibile segno di infezione fetale e di possibile danno della sostanza bianca cerebrale. Occorrono però studi aggiuntivi per valutare la possibile manifestazione clinica di questa anomalia cerebrale nei neonati con infezione da CMV.

Studio della funzionalità respiratoria in soggetti con sindrome di Turner

The aim of this study is to evaluate the pulmonary function in subjects with diagnosis of Turner Syndrome, in charge at the Syndromology Ward of the Paediatric Clinic of S.Orsola-Malpighi hospital. There are very few datas about lung function in patients with Turner syndrome’s genotype and phenotype in medical literature. Since the thorax of these subjects have peculiar anatomic shape (as “shield” or “overturned triangle”), we presupposed that these subjects could have also a peculiar respiratory function. Moreover we look for the possibility of correlation between pulmonary function and estroprogestinic replacement therapy and/or growth hormone (GH) replacement therapy. Material and methods: we studied 48 patients, with diagnosis of Turner Syndrome; they all made spirometry voluntarily and, when capable, also plethismografy. Results: - the parametres of pulmonary function are a little higher of the predicted values for age and sex but they are a little lower if they're corrected for each patient’s ideal high and weight: so we can conclude that in Turner Syndrme subjects pulmonary function is normal; -there’s not a statistically significant correlation between pulmonary function and GH therapy; -there’s not a statistically significant correlation between GH therapy’s length and pulmonary function except for Total Lung Capacity which increases with the number of years of GH therapy; - there’s not a statistically significant correlation between pulmonary function and estroprogestinic replacement herapy.

Influence of genetic variants and post transcriptional factors on imatinib transporters as determinants of the pharmacological response

Introduction – Although imatinib (IM) is a recognized gold standard in chronic myeloid leukemia (CML) therapy, resistance has emerged in a significant proportion of patients. Aim – The aim of this study was: (1) to investigate the role of genetic variants in genes encoding for IM transporters, as candidate of IM responsiveness and (2) to test the influence of miRNAs on IM response, focusing on efflux transporters. Methods – As a first step, a panel of polymorphisms (SNPs) was genotyped in a subgroup population of 189 patients enrolled in the Tyrosine Kinase Inhibitor Optimization and Selectivity (TOPS) trial. The association with cytogenetic response and molecular response (MR) was assessed for each SNP. As a second step, an in vitro IM-resistant model (K-562 CML cell line) was established. miRNAs profiles were analyzed using Taqman arrays and in silico search was performed for miRNAs deregulated after IM treatment. mRNA and protein expression were quantified using TaqMan realtime PCR and Western blotting, respectively. Results – (1) Among Caucasian patients, ABCB1 rs60023214 significantly correlated with complete MR (P = 0.005). Concerning SNPs combination in IM uptake transporters, the associations with treatment outcomes were statistically significant for both major and complete MR (P = 0.005 and P = 0.01, respectively). (2) ABCB1 protein was not expressed under any conditions of treatment, differently from ABCG2. Two deregulated miRNAs, namely miR-212 and miR-328, were identified to be inversely correlated with ABCG2 (r2= 0.57; p=0.03 and r2=0.47; p=0.06, respectively). Experiments of loss and gain of function confirmed the functional influence of these miRNAs on ABCG2. Conclusion – The multiple candidate gene approach identified single and combination of SNPs that can be proposed as predictor of IM response. The in vitro study suggested that IM resistance could be mediated by miRNA-dependent mechanism. Further studies are needed to validate these preliminary findings.

Valutazione delle componenti plasmatiche, cellulari e genetiche coinvolte nell'aneurisma dell'aorta addominale

Background: Kasashima et al hanno individuato nella popolazione giapponese un sottogruppo di aneurismi aortici addominali (AAA) infiammatori con le caratteristiche clinico patologiche della Malattia autoimmune Sistemica IgG4 Correlata. La distinzione tra i diversi gruppi di AAA è clinicamente importante sia per il follow up che per il trattamento di questa patologia. Obiettivo dello studio era la valutazione della componente flogistica, vascolare e stromale della parete aortica aneurismatica, la ricerca di aneurismi infiammatori ed in particolare di AAA- IgG4 correlati anche nella popolazione caucasica. Materiali e metodi: Sono stati esaminati i dati relativi a 21 pazienti trattati chirurgicamente per AAA presso l’Unità Operativa di Chirurgia Vascolare di Ferrara. Sono state eseguite analisi immunoistochimiche di prelievi intraoperatori di parete aortica aneurismatica. Risultati: I dati emersi hanno identificato 3 sottopopolazioni di pazienti con AAA: aneurismi di tipo aterosclerotico con negatività ai markers infiammatori (AAAa), aneurismi infiammatori con positività ai markers infiammatori e negatività per le IgG4 (AAAI) ed infine aneurismi infiammatori con positività alle IgG4 (AAAI-IgG4). Conclusioni: Questo studio ha confermato l’ipotesi che la malattia aneurismatica IgG4 correlata è presente anche nella popolazione caucasica. Con il proseguimento del nostro studio sarà interessante verificare la conferma di questi dati anche in altri pazienti al fine di ricercare la miglior strategia terapeutica e minimizzare il rischio di complicanze.

Piattaforma off-shore : progettazione delle procedure di movement e lifting relative al lower level deck section 1 e section 2

Progettazione delle procedure necessarie alla realizzazione di piattaforme off-shore, grandi e complesse strutture intelaiate di pilastri, diagonali, travi primarie e travi secondarie, progettate per insediarsi in ambiente marino ed idonee ad ospitare impianti per l'estrazione di idrocarburi. Durante la fase di progettazione si procede con l'ideare la struttura della piattaforma fino a definire le caratteristiche di ogni componente: tale fase ha come esito la redazione dei project drawings (disegni di progetto). La fase di realizzazione è quella che interessa propriamente il lavoro svolto: a seguito della progettazione infatti emergono nuove problematiche a livello applicativo e costruttivo che necessitano di essere studiate e risolte preventivamente alla costruzione fisica dell'opera. In particolar modo è necessario definire quali parti della struttura possono essere acquistate e quali invece devono essere realizzate su misura. Definite le modalità costruttive, viene effettuato lo studio riguardante la movimentazione dei vari piani della piattaforma, movement, e successivamente le problematiche relative al sollevamento degli stessi, lifting. Le due procedure necessitano di raffinate valutazioni euristiche ed analitiche per garantire che la struttura non collassi.

Studio sull’evoluzione temporale degli impatti dell’inceneritore di Coriano (Rimini) mediante Life Cycle Assessment

Lo scopo del progetto di tesi è stato quello di indagare come è variato nel tempo l’impatto dell’impianto di incenerimento situato a Coriano, in provincia di Rimini, a seguito dell’introduzione di soluzioni tecnologiche sempre più evolute al fine di una maggiore tutela ambientale. Lo studio è stata condotto utilizzando la tecnica del Valutazione del Ciclo di Vita (LCA, Life Cycle Assesment), che consente di quantificare gli impatti utilizzando indicatori precisi e di considerare il processo in tutti i suoi dettagli. I risultati evidenziano una progressiva diminuzione dell’impatto complessivo dell’impianto, dovuto sia alle operazioni di adeguamento relative alle attività di incenerimento, sia all’introduzione di un sistema sempre più efficiente di recupero energetico. I confini del sistema sono infatti stati ampliati per poter includere nello studio l’energia elettrica generata dal recupero del calore prodotto durante la combustione. Sono stati valutati rapporti causa-effetto tra i risultati ottenuti ed alcune informazioni correlate al processo, quali composizione dei rifiuti e variazione temporale del mix energetico in Italia. Sono infine state effettuate valutazioni relativamente alla comparazione dell’impianto studiato con altre realtà territoriali ed impiantistiche e sono state prese in esame alcune tra le tecnologie più innovative applicabili al processo, soprattutto per quel che riguarda la depurazione dei fumi.

Studio ed ottimizzazione di caricabatterie in configurazione flyback

Questa tesi tratta dell'ottimizzazione dei componenti di potenza di un convertitore flyback al fine di massimizzare l'efficienza di un caricabatteria per batterie al piombo. Le perdite vengono studiate all'interno di uno spazio di progetto che individua due variabili libere (rapporto spire e indice di ondulazione della corrente). Diverse mappe con le stime di dissipazione derivante da tutti i contributi, permettono l'individuazione del punto ottimo di progetto e consentono la corretta valutazione dei trade-off. Il risultato dell'analisi ha portato al progetto di un dimostratore in cui si è potuto verificare la correttezza del valore di efficienza predetta, in questo modo migliorando le performance di un prodotto esistente.

Lifecycle analysis for surgery instruments at a hospital

Gli strumenti chirurgici sono importanti “devices” utilizzati come supporto indi-spensabile nella cura di pazienti negli ospedali. Essi sono caratterizzati da un intero ciclo di vita che inizia convenzionalmente nello “Store”, dove gli strumenti sterilizzati sono prelevati per essere utilizzati all’interno delle sale operatorie, e termina nuovamente nello “Store”, dove gli strumenti vengono immagazzinati per essere riutilizzati in un nuovo ciclo. Può accadere che le singole fasi del ciclo subiscano ritardi rispetto ai tempi previ-sti, non assicurando, pertanto, nelle sale operatorie, il corretto numero degli stru-menti secondo i tempi programmati. Il progetto che vado ad illustrare ha come obiettivo l’ottimizzazione del ciclo degli strumenti chirurgici all’interno di un nuovo ospedale, applicando i principi della Lean philosophy ed in particolare i metodi: “Poke Yoke, 5S e tracciabilità”. Per raggiungere tale scopo, il progetto è stato articolato come segue. In un primo momento si è osservato l’intero ciclo di vita degli strumenti nei due principali ospedali di Copenhagen (Hervel e Gentofte hospital). Ciò ha permesso di rilevare gli steps del ciclo, nonché di riscontrare sul campo i principali problemi relativi al ciclo stesso quali: bassa flessiblità, decentramento dei differenti reparti di cleaning e di store rispetto alle operation theatres ed un problema nel solleva-mento degli strumenti pesanti. Raccolte le dovute informazioni, si è passati alla fase sperimentale, in cui sono stati mappati due cicli di vita differenti, utilizzando tre strumenti di analisi: • Idef0 che consente di avere una visione gerarchica del ciclo; • Value stream Mapping che permette di evidenziare i principali sprechi del ciclo; • Simulator Tecnomatix che favorisce un punto di vista dinamico dell’analisi. Il primo ciclo mappato è stato creato con il solo scopo di mettere in risalto gli steps del ciclo e alcuni problemi rincontrati all’interno degli ospedali visitati. Il secondo ciclo, invece, è stato creato in ottica Lean al fine di risolvere alcuni tra i principali problemi riscontrati nei due ospedali e ottimizzare il primo ciclo. Si ricordi, infatti, che nel secondo ciclo le principali innovazioni introdotte sono state: l’utilizzo del Barcode e Rfid Tag per identificare e tracciare la posizione degli items, l’uso di un “Automatic and Retrievial Store” per minimizzare i tempi di inserimento e prelievo degli items e infine l’utilizzo di tre tipologie di carrello, per consentire un flessibile servizio di cura. Inoltre sono state proposte delle solu-zioni “Poke-Yoke” per risolvere alcuni problemi manuali degli ospedali. Per evidenziare il vantaggio del secondo ciclo di strumenti, è stato preso in consi-derazione il parametro “Lead time”e le due simulazioni, precedentemente create, sono state confrontate. Tale confronto ha evidenziato una radicale riduzione dei tempi (nonché dei costi associati) della nuova soluzione rispetto alla prima. Alla presente segue la trattazione in lingua inglese degli argomenti oggetto di ri-cerca. Buona lettura.

Costruzione di un sistema per l'alimentazione dei materiali alla produzione: il caso Bosch Rexroth Oil Control S.p.A.

Il seguente elaborato è il risultato di uno stage di sei mesi, svolto presso l’azienda Bosch Rexroth Oil Control S.p.A.. L’ente presso cui è stato svolto il tirocinio è l’Industrial Engineering. In particolare è stata compiuta un’analisi dei flussi delle cartucce meccaniche, una famiglia di valvole oleodinamiche. Il lavoro si è sviluppato in tre fasi: nella prima è stata fatta un’analisi dei dati di giacenza, tempi e cicli di lavoro delle cartucce; nella seconda fase si è proposta l’introduzione di un nuovo sistema di picking gestito con supermarket a kanban; nell’ultima fase si è valutata la convenienza dai punti di vista tecnico ed economico del progetto.