Kelvin-Helmholtz-like instabilities in turbulent flows over complex surfaces

Riblets are small surface protrusions aligned with the flow direction, which confer an anisotropic roughness to the surface [6]. We have recently reported that the transitional-roughness effect in riblets, which limits their performance, is due to a Kelvin–Helmholtz-like instability of the overlying mean flow [7]. According to our DNSs, the instability sets on as the Reynolds number based on the roughness size of the riblets increases, and coherent, elongated spanwise vortices begin to develop immediately above the riblet tips, causing the degradation of the drag-reduction effect. This is a very novel concept, since prior studies had proposed that the degradation was due to the interaction of riblets with the flow as independent units, either to the lodging of quasi-streamwise vortices in the surface grooves [2] or to the shedding of secondary streamwise vorticity at the riblet peaks [9]. We have proposed an approximate inviscid analysis for the instability, in which the presence of riblets is modelled through an average boundary condition for an overlying, spanwise-independent mean flow. This simplification lacks the accuracy of an exact analysis [4], but in turn applies to riblet surfaces in general. Our analysis succeeds in predicting the riblet size for the onset of the instability, while qualitatively reproducing the wavelengths and shapes of the spanwise structures observed in the DNSs. The analysis also connects the observations with the Kelvin–Helmholtz instability of mixing layers. The fundamental riblet length scale for the onset of the instability is a ‘penetration length,’ which reflects how easily the perturbation flow moves through the riblet grooves. This result is in excellent agreement with the available experimental evidence, and has enabled the identification of the key geometric parameters to delay the breakdown. Although the appearance of elongated spanwise vortices was unexpected in the case of riblets, similar phenomena had already been observed over other rough [3], porous [1] and permeable [11] surfaces, as well as over plant [5,14] and urban [12] canopies, both in the transitional and in the fully-rough regimes. However, the theoretical analyses that support the connection of these observations with the Kelvin–Helmholtz instability are somewhat scarce [7, 11, 13]. It has been recently proposed that Kelvin–Helmholtz-like instabilities are a dominant feature common to “obstructed” shear flows [8]. It is interesting that the instability does not require an inflection point to develop, as is often claimed in the literature. The Kelvin-Helmholtz rollers are rather triggered by the apparent wall-normal-transpiration ability of the flow at the plane immediately above the obstructing elements [7,11]. Although both conditions are generally complementary, if wall-normal transpiration is not present the spanwise vortices may not develop, even if an inflection point exists within the roughness [10]. REFERENCES [1] Breugem, W. P., Boersma, B. J. & Uittenbogaard, R. E. 2006 J. Fluid Mech. 562, 35–72. [2] Choi, H., Moin, P. & Kim, J. 1993 J. Fluid Mech. 255, 503–539. [3] Coceal, O., Dobre, A., Thomas, T. G. & Belcher, S. E. 2007 J. Fluid Mech. 589, 375–409. [4] Ehrenstein, U. 2009 Phys. Fluids 8, 3194–3196. [5] Finnigan, J. 2000 Ann. Rev. Fluid Mech. 32, 519–571. [6] Garcia-Mayoral, R. & Jimenez, J. 2011 Phil. Trans. R. Soc. A 369, 1412–1427. [7] Garcia-Mayoral, R. & Jimenez, J. 2011 J. Fluid Mech. doi: 10.1017/jfm.2011.114. [8] Ghisalberti, M. 2009 J. Fluid Mech. 641, 51–61. [9] Goldstein, D. B. & Tuan, T. C. 1998 J. Fluid Mech. 363, 115–151. [10] Hahn, S., Je, J. & Choi, H. 2002 J. Fluid Mech. 450, 259–285. [11] Jimenez, J., Uhlman, M., Pinelli, A. & G., K. 2001 J. Fluid Mech. 442, 89–117. [12] Letzel, M. O., Krane, M. & Raasch, S. 2008 Atmos. Environ. 42, 8770–8784. [13] Py, C., de Langre, E. & Moulia, B. 2006 J. Fluid Mech. 568, 425–449. [14] Raupach, M. R., Finnigan, J. & Brunet, Y. 1996 Boundary-Layer Meteorol. 78, 351–382.

Produção de enzimas ligninolíticas por fungos isolados de solos sob cultivo de arroz irrigado.

A proposta deste trabalho foi estudar o potencial das linhagens fúngicas, consideradas potenciais degradadoras dos herbicidas quinclorac e propanil, isoladas tanto da cultura de arroz como em sedimentos de áreas produtoras de arroz irrigado, para produção de enzimas ligninolíticas. O complexo enzimático degradador da lignina é descrito como responsável pela degradação de vários poluentes orgânicos Um método simples e rápido para a seleção de fungos com atividade ligninolítica é a utilização de corantes poliméricos. Assim, oito linhagens fúngicas foram cultivadas em meio de cultura líquido King?s B suplementado com 0,05% de Remazol Brilliant Blue R (RBBR). As mesmas linhagens foram também cultivadas em meio de cultura líquido contendo farelo de trigo como substrato, para a determinação das atividades enzimáticas lignina peroxidase, manganês peroxidase e lacases. Os resultados demonstraram padrões diferenciados quanto a produção de enzimas ligninolíticas entre as linhagens, sendo que as maiores atividades enzimáticas estiveram relacionadas à produção de lignina. O nível máximo detectado foi de 6,079U L-1 (linhagem P11SA4F), seguida de 3,332U L- 1 (linhagem P2SA6F). Das oito linhagens apenas duas (P3SA1F e P11SA2F) apresentaram descoloração do RBBR, sugerindo a sua possível aplicabilidade em estudos de biodegradação e biorremediação em áreas contaminadas com propanil e quinclorac.

Coletor solar para desinfestação de substratos para produção de mudas sadias.

Um equipamento, denominado coletor solar, foi desenvolvido para desinfestar substratos utilizados para produção de mudas em viveiros de plantas, com o uso da energia solar. O coletor tem a finalidade de controlar as doenças causadas por microrganismos habitantes do solo em substituição a produtos químicos que contaminam o ambiente e causam riscos aos agricultores. O equipamento consiste, basicamente, de uma caixa de madeira com tubos metálicos e uma cobertura de plástico transparente, que permite a entrada dos raios solares. O solo é colocado nos tubos pela abertura superior e, após o tratamento de um dia de radiação plena, é retirado pela inferior, através do efeito da gravidade, e pode ser imediatamente utilizado. O equipamento, quando comparado com outros sistemas tradicionais de desinfestação (autoclaves, fornos à lenha ou aplicação de brometo de metila) apresenta diversas vantagens: não consome energia elétrica ou lenha, é de fácil manutenção e construção, não apresenta riscos para o operador e tem baixo custo. Além disso, o uso do coletor permite a sobrevivência de microrganismos termotolerantes benéficos que impedem a reinfestação pelo patógeno, o que não ocorre nos tratamentos com brometo de metila e autoclaves que esterilizam o solo, criando um ?vácuo biológico?.

Utilização de terra diatomácea para proteção de grãos e sementes de sorgo contra insetos-pragas, durante o armazenamento.

2006

Correlações entre ambientes baseadas na produtividade de híbridos de milho avaliados na safra e safrinha.

2005

Desenvolvimento e avaliação de dispositivos de controle de vazão derivada em canais de irrigação.

2005

Produção de milho orgânico na agricultura familiar.

2006

Influência da cortina e do programa de luz no desempenho produtivo de frangos de corte e no consumo de energia elétrica.

2006

Sistema para produção de ovos com a poedeira Embrapa 051.

2006

Trigo BRS Figueira: características e desempenho agronômico.

2003

Desempenho e características agronômicas, fitossanitárias e industriais do trigo BRS Umbu.

2004

Ferrugem da videira no Brasil.

2005