IPPT PAN Pawinskiego 5B
02-106 Warszawa
|
IPPT PAN Pawinskiego 5B 02-106 Warszawa |
|
| Bottom | 1996 | 1997 | 1998 | 1999 | 2000 | 2001 | 2002 | 2003 | 2004 | 2005 | 2006 | 2007 | 2008 | 2009 | 2010 |
Microfluidic systems provide new vistas for generation of droplets and bubbles with a perfect control over their volume and structure. Such droplets can be used as independent picoliter reactors to perform biological or chemical processes while significantly reducing reaction times, sample consumptions and increasing the throughput. In order to ensure stable formation of droplets several parameters such as the wetting of the surface of the microchannels, the rheological properties of the fluid phases or the geometry of the channels needs to be controlled. Here, I'll present a comprehensive approach to understanding and engineering multiphase microfluidic systems. Three complementary aspects will be discussed: i) surface chemistry and modification techniques in order to ensure stable formation of droplets, ii) study of the effect of elasticity of the continuous liquid phase on the formation of droplets in microfluidic systems, and finally iii) the use of interfacial stresses in the design of passive microstructures for generation and handling of droplets in microfluidic systems.
Tematem seminarium jest proponowana praca doktorska ktorej opiekunem jest dr hab. inz. Krzysztof Banas (AGH, Politechnika Krakowska).
Na seminarium przedstawię przegląd zagadnień, nad którymi pracowałem w czasie mojego stażu podoktorskiego w IChF PAN w grupie prof. Piotra Garsteckiego.
W pracy doktorskiej podjęto próbę wyjaśnienia mechanizmów odpowiedzialnych za transport energii w turbulentnej warstwy przyściennej w obecności gradientu ciśnienia, gdzie obserwuje się m.in. zmiany funkcji gęstości prawdopodobieństwa zdarzeń kwadrantowych. Brak wyjaśnienia tych mechanizmów są przyczyną ograniczonej stosowalności numerycznych modeli turbulencji zwłaszcza w przepływach z gradientem ciśnienia. Uzyskane w pracy wyniki eksperymentalnych badań wykazały, że za modyfikacje tych zdarzeń opowiedziany jest fakt występowania różnicy pomiędzy lokalną prędkością średnią a prędkością konwekcji struktur wirowych typu burst. Widoczne jest to w funkcji odległości od ściany jak i wzdłuż przepływu z gradientem ciśnienia. Stwierdzono również zmianę nachylenia kąta trajektorii struktur wirowych pod wpływem ujemnego i dodatniego gradientu ciśnienia oraz wykazano, że za zamianę tego kąta odpowiedzialne są struktury grubo-skalowe o skali porównywalnej z grubością warstwy przyściennej. PDF file
Będą przedstawione wyniki symulacji struktury fal uderzeniowych w gęstych gazach - argonie i azocie - oraz w wodzie. Zdefiniowany będzie wymiar charakterystyczny dla struktury fali uderzeniowej w gęstym ośrodku. Dla gazów prostych określona będzie zależność grubości fali od gęstości. Dla gazów wieloatomowych i cieczy omówiony będzie wpływ rozkładu ładunków elektrycznych molekuł na strukturę fali.
Na seminarium przedstawię wyniki symulacji numerycznych zachowania się elastycznych włókien w przepływie Poiseuille'a w mikrokanale złożonym z dwóch równoległych ścian. Zakładamy, że przepływ scharakteryzowany jest przez niskie liczby Reynoldsa, a ruchy Browna są zaniedbywalne. Zmieniając długość, elastyczność i początkowe położenie włókna w kanale określamy, jaki wpływ mają te parametry na dynamikę włókna, jego kształt i migrację w kanale. Zrozumienie tych zależności może być wykorzystane min. w procesie segregacji włókien w przepływie.
A brief introduction to the hemodynamics will be given: blood rheology, heart and wall mechanics, clinical technique for blood pressure and flow measurements. The talk is dedicated to novel methods of the pulse wave analysis for diagnostic purposes: pressure-flow and phase curves, wave-intensity analysis. The concepts of the reservoir and exceed pressure, compression and expansion waves will be discussed on mathematical basis and experimental data. The comparative study of the wave propagation in the frequency and time domains will be given.
We argue that for diagnostic and predictive medicine, the best biomarkers are low abundance signaling proteins, i.e. proteins for which in at least 20% of cohort, the observed level is below 0.1 pg/ml. Such proteins cannot be reliably detected by current immunoassays, e.g. ELISA. We already developed super-sensitive immunoassays, namely IA/MPD with LODIA/MPD = O(10 fg/ml) and Super-ELISA with LODSuper-ELISA = O(50 fg/ml) but they are not compatible with multiplex capabilities. We are developing a triple-coincidence immuno assay based on magnetic nano-technology (3C-IA/MAG), which is easy to tune, platform technology. It will permit detection in 96-wells microtitter format of up to 32 different targets concurrently and for each limit of detection will be better than 10 fg/ml.
Both diagnostic and predictive medicine are based on concept of biomarkers. A priori, number of biomarkers can be very high; there are at least 100,000 different proteins in human organism (including post-translational modifications). A few percent of them are expected to be biomarkers. We recently developed methods based on biomarkers selected from a relatively small family of low abundance, signaling proteins, including modulators of immune and angiogenesis systems. They are less than 5% of all types of proteins, i.e. no more than 64 moieties. Furthermore, the ultra-sensitive proteomics permits detection of cancers, Alzheimer disease and cardio-vascular diseases. The non-trivial stratification of immune system becomes possible.
We also discuss the need to understand the biological systems as Strong Coupled Non-Linear (SCNL) systems. Our data suggest that "theory of structural stability" of R. Thome has considerable predictive power in Medicine. It can enable Predictive Medicine.
Wyznaczone doświadczalnie stałe szybkości tworzenia "kompleksu spotkaniowego" lizozymu i chitotriozy wykazują niemonotoniczną zależność od siły jonowej roztworu, z maksimum w okolicy fizjologicznych wartości siły jonowej. Podjęto próbę wykazania, że niemonotoniczna zależność jest wynikiem istnienia momentów sił elektrostatycznych i hydrodynamicznych wpływających na wzajemną orientację zbliżających się do siebie molekuł.
Własności rozwiniętej ściśliwej konwekcji znacznie różnią się od własności konwekcji Boussinesq'a, ze względu na to, iż energia kinetyczna w przypadku ściśliwym jest prównywalna z termiczną i w konsekwencji praca siły wyporu i grzanie lepkie dają istotny przyczynek do całkowitego strumienia ciepła oraz dlatego, że przepływ konwekcyjny jest najbardziej intensywny w obszarze o najmniejszej gęstości, a zatem w górnych warstwach płynu. W pracy badany jest wpływ stratyfikacji gęstościowej na zależność liczby Nusselta (będącej miarą całkowitego strumienia ciepła w układzie) oraz liczb Reynolds'a w górnych i dolnych warstwach płynu od liczby Rayleigh'a (określającej intensywność wzbudzania konwekcji) i liczby Prandtl'a. Wykazano, iż ściśliwość typowo zmniejsza nadadiabatyczny strumień ciepła w układzie oraz że dynamika górnej i dolnej termicznej warstwy granicznej są istotnie różne. Górna warstwa jest z reguły grubsza i skok entropii z nią związany jest większy niż w przypadku dolnej warstwy. Ponieważ prękości konwekcyjne są największe w górnych warstwach, grzanie lepkie jest również istotnie większe w górnej warstwie granicznej i jest ona bardziej podatna na rozwój niestabilności prowadzących to turbulencji w tej warstwie.
W ostatnim dziesięcioleciu nastąpił ogromny wzrost zainteresowania i
znaczenia zarówno naukowego jak i przemysłowego, urządzeń do
manipulowania przepływami płynów w mikro-skali. Związany jest on z
ogromnymi możliwościami, jakie urządzenia te otwierają w obszarze
tworzenia nowych metod diagnostycznych i czujników, badań na poziomie
pojedynczych komórek, możliwości łączenia jednoczesnego wielu
(optycznych) metod pomiarowych oraz tworzenia przepływów wielofazowych,
a tym samym nowatorskich materiałów jak emulsje, pianki, materiały
koloidalne lub włókna o zaawansowanej strukturze i bardzo precyzyjnie
kontrolowanych i powtarzalnych właściwościach. Ostatni z wymienionych
kierunków badań i rozwoju technologicznego nakierowany jest na
miniaturyzacją przepływów wykorzystywanych do tworzenia cząstek i
włókien o kontrolowalnej strukturze, kształcie i funkcjonalności (np.
aktywność biologiczna, właściwości magnetyczne itp.). W szczególności,
ostatnie badania z zakresu inżynierii materiałowej w biomedycynie
pokazują istotną rolę, jaką odgrywają takie atrybuty jak rozmiar,
kształt i właściwości powierzchniowe cząstek w ich oddziaływaniu z
komórkami żywego organizmu. Okazuje się, że rozciągnięty kształt w
znaczący sposób wpływa na wydłużenie czasu, jaki cząstka pozostaje w
krwiobiegi, zanim zostanie przechwycona, pochłonięta i usunięta przez
makrofagi. W konkretnych przypadkach (przenoszenie i dostarczanie leku)
jest to efekt pożądany.
Na seminarium omówię prototypową metodę mikroprzepływową wytwarzania
włókien polimerowych o kontrolowalnych właściwościach fizycznych i
geometrycznych. Omówię również wstępne wyniki dotyczące dynamiki
giętkich obiektów w przepływach w geometrii mikrokanału.
Podczas seminarium zostanie zaprezentowana przybliżona metoda wyznaczania makroskopowych charakterystyk zawiesin. W tych układach ważną rolę odgrywają oddziaływania hydrodynamiczne, które mają charakter wielociałowy, długozasięgowy, a bliskie cząstki silne ze sobą oddziałują. Metoda, która zostanie omówiona uwzględnia wszystkie z powyższych aspektów oddziaływań hydrodynamicznych.
Potencjał użytkowy układów mikroprzepływowych manipulujących mikrokroplami stawia w zupełnie nowym świetle proste pytania dotyczące przepływu kropelek w kapilarach. Zautomatyzowane układy pomiarowe pozwalają charakteryzować dynamikę przepływu i odkrywają niezwykłą złożoność problemu.
Seminarium będzie poświęcone omówieniu zagadnienia jednocząstkowych wkładów od rotacyjnych ruchów Browna do efektywnej lepkości zawiesiny. Zostanie przedstawione pełne rozwiązanie tego problemu dla cząstek o dowolnym kształcie. PDF file
A new boundary approach is developed to investigate the electrophoretic motion of a colloid immersed in a newtonian electrolyte bounded by a spherical cavity. The advocated procedure is valid for arbitrarily-shaped colloid and will be tested against semi-analytical solutions gained by using bipolar coordinates for a spherical colloid. Effects of non-sphericity will be then presented and discussed. PDF file
If colloidal particles get trapped at fluid-fluid interfaces they interact effectively
via deformations of the interface. These so-called capillary interactions
can easily be tuned by changing external fields and they depend sensitively
on the shape of the particles. This makes them good candidates for designing
self-assembling systems and provides a convenient experimental playground
for studying basic issues of statistical mechanics in two dimensions in the
presence of long-ranged interactions [1]. On the other hand, recent experiments [2]
show that capillary forces between elongated particles floating on
spherical interfaces can have important consequences for stabilizing so-called
Pickering emulsions, which are formed by particle-covered droplets (e.g., oil)
in a solvent (e.g., water).
Whereas considerable theoretical progress has been made in understanding
capillary interactions at flat interfaces, basic issues such as the balance of
forces acting on the interface and the influence of the incompressibility of the
liquid enclosed by spherical interfaces have not yet been fully resolved. We
calculate analytically the effective capillary interaction potentials for small
colloidal particles trapped at the surface of free and sessile liquid droplets [3-
5]. Pair potentials between capillary monopoles and dipoles, corresponding
to particles floating on a droplet with a fixed center of mass and subjected to
external forces and torques, respectively, exhibit a repulsion at large angular
separations and an attraction at smaller separations, with the latter resembling
the typical behavior for flat interfaces. This change of character is not
observed for quadrupoles, corresponding to free particles on a mechanically
isolated droplet. The analytical results are compared with the numerical
minimization of the surface free energy of the droplet in the presence of
spherical or ellipsoidal particles.
[1] A. Dominguez, M. Oettel and S. Dietrich, Phys. Rev. E 82, 011402 (2010)
[2] B. Madivala, J. Fransaer and J. Vermant, Langmuir 25, 2718 (2009)
[3] J. Guzowski, M. Tasinkevych, S. Dietrich, Eur. Phys. J. E 33, 219 (2010)
[4] J. Guzowski, M. Tasinkevych, S. Dietrich, Soft Matter 7, 4189 (2011)
[5] J. Guzowski, M. Tasinkevych, S. Dietrich, Phys. Rev. E 84, 031401 (2011)
PDF file
The global (in time) regularity of solutions of the 3D Navier-Stokes equation remains
an open question which has been recognized as one of the "Millennium Problems" by
Clay Mathematics Institute. This regularity is controlled by the boundedness of the
enstrophy E. The best estimate for its rate of growth is dE/dt <= CE^3 , for C>0,
leading to the possibility of a finite-time blow-up when straightforward time integration
is used. Recent numerical evidence by Lu & Doering (2008) supports the sharpness of the
instantaneous estimate. Thus, the central question is how to extend the instantaneous
estimate to a finite-time estimate in a way that will incorporate the dynamics imposed
by the PDE.
We state the problem of saturation of finite-time estimates for the enstrophy growth
as an optimal control problem for a PDE, and use the Burgers equation as a "toy model".
This problem is solved numerically using an adjoint-based gradient descent method for a
wide range of time windows T and initial enstrophies E_0. It is found that the maximum
enstrophy growth in finite time scales as E_0^{alpha} with alpha about 3/2, an exponent different from
alpha = 3 obtained with the sharpest analytic estimates available to date. Consequences of
this result for the question of regularity of the 3D Navier-Stokes system will be discussed.
PDF file
Celem seminarium jest przedstawienie zastosowania metody cyfrowej anemometrii obrazowej do analizy danych pochodzących z obrazowania ultrasonograficznego. Omówiona metodyka posłużyć ma do wyznaczania wektorowego pola prędkości przepływów nieprzezroczystych optycznie, docelowo stwarzając możliwość obrazowania i diagnostyki przepływu w naczyniach krwionośnych. Przedstawiona zostanie analiza wyników wstępnych badań eksperymentalnych. PDF file
The aim of this work is to develop unified theory of solids, liquids and gases based on the concept of a chaotic component and application of the theory to the study of plasticity, solubility, viscosity and vaporization using simple materials as examples. Our methodology goes back to works of the Nobel Prize laureate Prigogine I.R. concerning regular or random events characterizing each state of matter. These events are described by the Boltzmann and Shannon statistical distributions. Selected results: The concept of chaotic particles for the unified description of solid, fluid and gaseous states was proposed. We explain the role of the overbarrier particles for the heat of fusion by the use of the Shreder's equation to provide some insight into the problem of plasticity of solid matter. On the basis of the concept of chaotic particles a new formula for temperature dependence of saturated vapor pressure, expressed only through temperature and heat of boiling at atmospheric pressure was introduced. PDF file
Prof. James Faeder together with collaborators at Los Alamos National Laboratory has developed a simulation framework called BioNetGen (bionetgen.org) that allows rule-based specification of biochemical reaction networks and provides both deterministic and stochastic modeling capabilities. His current research includes the development of specific models of signal transduction and the development of new stochastic simulation algorithms that will greatly broaden the scope of models that can be developed.
System on Circular Domains
systems are the reaction-diffusion systems whose reaction kinetics admit a stable limit cycle.
It is known that
systems can possess various types of solutions. Among them, spiral waves are the most fascinating pattern.
In this lecture, we investigate the effects of the diffusivity, the sizes of the domains,
and the reaction kinetics on spiral waves in a generalized class of
system on a circular disk with no-flux boundary condition.
First we derive a criterion for the existence of m-armed spiral waves.
Next we use the numerical simulation to show that for small twist
parameter,the rotational frequency increases with increasing the domain size,
while for large twist parameter, the dependence of the rotational
frequency on the domain size is not monotonic.
Moreover, small circular domains may change the properties of spiral waves
drastically. These numerical results are in contrast to those in the excitable media.
Finally, the stability of spiral waves is investigated numerically.
Na seminarium przedstawie zarys metody multipolowej obliczania oddzialywan hydrodynamicznych a nastepnie naszkicuje sposob rozwiniecia tej metody na przypadek zawiesiny koloidalnej znajdujacej sie w cylindrycznym mikrokanale. Wyniki numeryczne dla jednoczastkowego wspolczynnika tarcia i mobilnosci wzajemnej dwoch czastek porownam z wynikami literaturowymi. Pokaze rowniez wyniki obliczen predkosci sztywnych lancuchow polimerowych w przeplywie parabolicznym. PDF file
Choroby neurodegeneracyjne jest to grupa wrodzonych lub nabytych postępujących chorób układu nerwowego, w których podstawowym zjawiskiem patologicznym jest utrata komórek nerwowych. Pierwsze objawy pojawiają się kiedy znacząca ilość neuronów ulegnie uszkodzeniu lub uszkodzenie dotyczy określonej części ośrodkowego układu nerwowego. Brak skutecznych leków wiąże się z brakiem diagnostyki na wczesnym etapie rozwoju choroby neurodegeneracyjnej. Naszym celem jest zaprojektowanie biosensora opartego na półprzewodnikowych nanocząstkach ZnO/MgO do wczesnego wykrywania chorób neurodegeneracyjnych. Mamy trzy strategie projektowania biosensorów. Pierwsza oparta jest na Fluorescencyjnym Rezonansowym Transferze Energii (FRET) między nanocząstką a barwnikiem na jej powierzchni. Strategia ta pozwoli na wykrywanie wolnych rodników mających duże znaczenie w neurodegeneracjach. Druga strategia opiera się na właściwościach optyczno - magnetycznych. Pozwoli ona na wykrycie małych ilości krótkich oligomerów -amyloidu. Trzecia strategia wykorzystuje FRET między nanocząstką a białkiem do którego zostanie przyłączona. Pozwoli ona wykrywać białka mające znaczenie w chorobie. W pierwszym etapie pokryliśmy nanocząstki ZnO/MgO karboksymetylo-beta-cyklodekstryną (CMCD). Wnętrze cyklodekstryny posiada właściwości hydrofobowe dzięki czemu może tworzyć kompleksy inkluzyjne z cząsteczkami hydrofobowymi. Wykonano badania FRET pomiędzy nanocząstkami ZnO/MgO pokrytymi beta-cyklodekstryną a barwnikiem organicznym Czerwienią Nilu wbudowanym w otwory cyklodekstryny. Zbadano wpływ temperatury na taki układ FRET. W kolejnym etapie wprowadzono otrzymane kompleksy do wnętrza komórek nowotworowych HeLa i zbadano właściwości luminescencyjne tych kompleksów w zależności od ich lokalizacji. W celu odejścia od pobudzania ultrafioletowego układu FRET wytworzyliśmy nanocząstki NaYF4 domieszkowane metalami ziem rzadkich (Er, Yb) o właściwościach upkonwertujących. Upkonwersja oznacza konwersję promieniowania o niskiej energii (bliska podczerwień) do wyższego energetycznie promieniowania (widzialnego) przez multifotonową absorpcję i późniejszą luminescencję zależącą od domieszek. Wykonano także wstępne badania nad uzyskaniem biosensora optyczno - magnetycznego. PDF file
Ze wzgledu na intensyfikacje procesów wymiany ciepla i masy w ukladach dwufazowych sa one chetnie stosowane w wielu procesach przemyslu chemicznego. Z tego powodu niezbedne jest poznanie wlasnosci takich ukladów. Niniejsze seminarium poswiecone bedzie przedstawieniu wyników badan hydrodynamiki reaktora zbiornikowego z dyspersja ciecz - ciecz za pomoca niekonwencjonalnej techniki opartej na klasycznym PIV.
The fold into native three-dimensional structures of proteins is a pre-requisite for correct biological function. Formation of elementary building blocks ? alpha-helices and beta-sheets lies at the heart of protein folding. Progress in computer power and algorithms allows us to realistically simulate the folding equilibrium and kinetics for peptide systems of moderate size, which occur on time scales of 10-100 ns. We report the results of direct all-atom molecular dynamics \simulations for a series of helix-forming peptides ranging in size from 5 to 21 residues. Using several popular molecular mechanics force fields, we obtain structures and folding rates in good quantitative agreement with available experimental data. Our simulations also provide microscopically detailed information about sampled structures and folding pathways that is not easily accessible by experimental measurement. Interestingly, the details of the folding pathways exhibit significant variations for different force fields employed. Thus, accuracy of potential energy parameters, rather than conformational sampling, may be the limiting factor in current molecular simulations. Also, new and more detailed experimental data are needed to further improve models for the elementary processes of secondary structure formation PDF file
Collective phenomena in systems containing particles that self-assemble into dierent non-homogeneous structures exhibit similar properties, despite different physical origin of interactions. Universal properties of a class of such systems can be described by highly simplied models that capture key properties of the (eective) interactions. Phase transitions and structural properties for a few such generic models are described. The models include:(i) simple cubic lattice model for water, predicting all major anomalies (ii) simple lattice model for polar molecules (methanol) predicting orientational ordering of molecules into zig-zag chain-like clusters and (iii) a triangular lattice model for particles that interact with short-range attraction and long-range repulsion potential (SALR), and are adsorbed on dierent surfaces; this can be a toy model for protein rafts on biological membranes, since rafts and stripes correspond to thermodynamically stable structures in dierent conditions. PDF file
Startując z wyników eksperymentalnych efektywnych modułów zespolonych (np: współczynnika przewodnictwa elektrycznego, przenikalności magnetycznej, współczynnika przepuszczalności, stałej dielektrycznej) przedstawimy oryginalną metodę numeryczną (metoda ułamków łańcuchowych) wyznaczającą kolejne momenty mikrogeometrii dwufazowego ośrodka porowatego: zerowy równy udziałowi objętościowemu składników, pierwszy określąjcy stopień anizotropii badanego ośrodka i dalsze. Otrzymane formuły rekurencyjne zastosujemy do następujących praktycznych obliczeń: 1) monitorowania w czasie koncentracji komórek żywych rozmnażających się w płynie fizjologicznym; 2) rejestrowania zasobów gazu ziemnego uwięzionego kilka kilometrów pod ziemią, potocznie nazywanego gazem łupkowym.
In the first part, a novel method of enhancement of drop and spray
cooling for microelectronic, optical and radiological elements and server
rooms, which require extremely high heat fluxes, is discussed. The key idea
of the method is to cover the heat transfer surfaces with electrospun
nonwoven polymer or metal nanofiber mats. The experiments revealed that drop
impacts on nanotextured surfaces of nanofiber mats produce spreading similar
to that on the impermeable surfaces. However, at the end of the spreading
stage the contact line is pinned and drop receding is prevented. All the
mats appeared to be dynamically permeable for water drops. The enhanced
efficiency of drop cooling in the presence of nanofiber mats observed
experimentally results from full elimination of receding and bouncing of the
drops, characteristic of the current spray cooling technology and
elimination of the Leidenfrost effect. Therefore, the drops evaporate
completely in full contact with the hot wafer, and the large cooling
potential associated with the latent heat of evaporation is fully exploited.
This is paradoxical: the best cooling can be provided by a "furry overcoat"!
In the second part, carbon nanotubes are synthesized and
self-assembled via co-electrospinning (or template electrospinning) and
subsequent carbonization. Then, controlled flows through macroscopically
long (~1cm) carbon nanotubes are demonstrated. It is shown that a higher
flow rate of liquid in a bi-layer gas-liquid system can be achieved as
compared to the case when the same liquid flows through the same tube
subjected to the same pressure drop and occupies the whole bore. This means
that it is possible to release more liquid than predicted by the Poiseuille
law, even though in the bi-layer flow liquid does not occupy the whole
cross-section. This paradoxical result is related to the fact, that the less
viscous gas layer can flow much faster than the underlying liquid layer and
entrain the latter via a significant shear stress. This quasi-giant-slip
phenomenon occurs in relatively large nanotubes (of the order of 500 nm
dia.) where the no-slip condition holds with sufficient accuracy. This
phenomenon can be beneficial in reverse osmosis systems.
PDF file
The talk deals with the experimental and theoretical study of the mechanism of meltblowing. Meltblowing is a popular method of producing polymer micro- and nanofibers en masse in the form of nonwovens via aerodynamic blowing of polymer melt jets. However, its physical aspects were still not fully understood. The process involves a complex interplay of the aerodynamics of turbulent gas jets with strong elongational flows of polymer melts, none of them fully uncovered and explained. To evaluate the role of turbulent pulsations (produced by turbulent eddies in the gas jet) in meltblowing, we studied first a model experimental situation where solid flexible sewing threadlines were subjected to parallel high speed gas jet. After that a comprehensive theory of meltblowing is developed, which encompasses the effects of the distributed drag and lift forces, as well as turbulent pulsations acting on polymer jets, which undergo, as a result, severe bending instability leading to strong stretching and thinning. Linearized theory of bending perturbation propagation over threadlines and polymer jets in meltblowing is given first and some successful comparisons with the experimental data are demonstrated. Then, the fully nonlinear case of large-amplitude 2D and 3D bending perturbations of a single polymer jet is solved numerically. Both isothermal and non-isothermal cases are considered. The cooling of the surrounding gas jet results in cooling of the polymer jet inside, and to the arrest of the bending perturbation growth due to melt solidification. In addition, multiple jets were modeled simultaneously, as well as deposition on a screen moving normally to the principal jet direction was accounted for. The results include prediction of the fiber deposition patterns and fiber-size distributions in the resulting nonwovens. Comparisons with the experimental data suggest that the model captures main trends rather accurately. We also introduce a novel method-solution blowing, where core-shell drops of Polymethyl Methacrylate (PMMA) and Polyacrylonitrile (PAN) were subjected to a high speed gas jet that resulted in their stretching and bending. As a result of this enormous elongation, after solvent evaporates, core-shell polymer nanofiber mats are deposited on a screen. Heat treatment allows complete elimination of the core and carbonization of the shell, which yields carbon tubes with an inner diameter 50-150 nm and outer diameter 400-600 nm, and their mats. PDF file
Omówiono mechanizmy adsorpcji nanoczastek i białek na powierzchniach granicznych, w szczególności procesy, konwekcji, dyfuzji, transportu w polu sił specyficznych. Przedstawiono wyniki obliczeń teoretycznych prowadzonych przy użyciu metody multipolowej, tensorów ruchliwości i dyfuzji, lepkości wewnętrznej oraz potencjału przepływu dla cząstek kulistych i anizotopowych, o kształcie wydłużonym. Omówiono również wyniki teoretyczne, opisujące efekty blokowania powierzchni, oparte na symulacjach Monte-Carlo RSA (random sequential adsorption), uzyskane dla cząstek koloidalnych i białek, głównie fibrynogenu. Wyniki teoretyczne zostały wykorzystane do ilościowej interpretacji danych doświadczalnych uzyskanych dla monodyspersyjnych lateksów polistyrenowych, tworzących mono- i biwarstwy na powierzchni miki. Wykazano, że potencjał przepływu dla tych układów jest poprawnie opisywany tym modelem teoretycznym, co umożliwia precyzyjne określenie stopnia pokrycia nanocząstek na powierzchniach granicznych. Ponadto wyniki te mogą być użyte jako układy referencyjne do analizy procesów adsorpcji białek, wyznaczanych przy pomocy metody AFM oraz pomiarów in situ prowadzonych przy pomocy metod elektrokinetycznych. W ten sposób określono w sposób jednoznaczny mechanizm adsorpcji fibrynogenu, wykazując, że proces ten jest determinowany jedynie oddziaływaniami van der Waalsa i oddziaływaniami kulombowskimi, wynikającymi z heterogenicznego rozkładu ładunku. Efekt ten potwierdzono dodatkowo pomiarami osadzania cząstek koloidalnych na powierzchniach warstewek fibrynogenu, których wyniki interpretowano w oparciu o teorię fluktuacji, wykazując, że powszechnie stosowana teoria DLVO nie stosuje się w tym przypadku. Na podstawie uzyskanych wyników wyjaśniono przyczyny wielu rozbieżności występujących w doniesieniach literaturowych, dotyczących oszacowań stałych kinetycznych, energii adsorpcji oraz pokryć maksymalnych. PDF file
Granulacja aerobowa osadu czynnego jest nowoczesną technologią biologicznego oczyszczania ścieków. Granulat osadu czynnego powstaje w wyniku działania mikroorganizmów w odpowiednich warunkach hydrodynamicznych. W referacie przedstawione zostaną mechanizmy tworzenia granulatu w oparciu o badania przepływowe w ujęciu mikro i makroskopowym. Pokazany zostanie wpływ sił hydrodynamicznych na powstawanie i rozpad granulatu oraz transport zanieczyszczeń w pobliżu powierzchni biofilmu wywołany przez żyjące w nim orzeski, ze szczególnym uwzględnieniem bio-kompatybilnych metod wizualizacji przepływu. PDF file
Pan mgr inz. Tomasz Jackowski, kierownik Zespolu Analiz Reaktorowych Centrum Informatycznego Swierk w Instytucie Problemow Jadrowych oraz jego wspolpracownicy wyglosza seminarium, w trakcie ktorego opisane zostana reaktory elektrowni jadrowej Fukushima Dai-Ichi i przebieg awarii majacej miejsce w elektrowni. Udzielone zostana takze odpowiedzi na pytania uczestnikow seminarium.
Celem referatu jest zaprezentowanie zastosowan teorii grup Liego przeksztalcen do rownan rozniczkowych drugiego rzedu, zarowno zwyczajnych, jak i czastkowych. Przedstawione zostana algebraiczne kryteria linearyzacji rownan rozniczkowych czastkowych drugiego rzedu z dwoma zmiennymi niezaleznymi oraz uogolnienie konstrukcji takich kryteriow na przypadek rownan rozniczkowych czastkowych drugiego rzedu z trzema zmiennymi niezaleznymi. Kryteria te formuluja warunki dotyczace struktury pewnych podalgebr w algebrze Liego grupy Liego symetrii danego nieliniowego rownania rozniczkowego, przy ktorych dane rownanie mozna zlinearyzowac. Zostana omowione przeksztalcenia roznowaznosci rodziny hiperbolicznych rownan rozniczkowych czastkowych drugiego rzedu o zmiennych wspolczynnikach oraz metoda kaskadowa Laplace'a rownan tej postaci. Na przykladzie rownania Schrodingera przedstawiona zostanie metoda konstrukcji przeksztalcen grupowych z dyskretnym parametrem. Ponadto pokazemy zastosowanie niezmiennikow rozniczkowych grupy Liego przeksztalcen rownowaznosci rownan rozniczkowych zwyczajnych do konstrukcji kryteriow rownowaznosci (oraz calkowalnosci) badanych typow rownan. PDF file
Skad biora sie jaskinie wapienne? Juz Sir Charles Lyell, mentor Darwina i jeden z ojcow wspolczesnej geologii, zdawal sobie sprawe, ze kluczowa role w ich powstawaniu odgrywa proces rozpuszczania skal wapiennych przez wode nasycona dwutlenkiem wegla. Jednak na ilosciowy opis tego zjawiska trzeba bylo poczekac ponad 100 lat, kiedy to pod koniec lat 50-tych XX wieku Peter Weyl przedstawil pierwszy, stosunkowo prosty model rozpuszczania szczelin skalnych. Nieoczekiwanym wnioskiem z tego modelu byla konstatacja ze jaskinie wapienne nie moga istniec. Jest to w razacej sprzecznosci z rzeczywistoscia, gdyz w krajobrazie jurajskim istnieja cale systemy jaskin o rozczlonkowanych, nierzadko wielokilometrowych tunelach. Przedstawieniu roznych koncepcji wysuwanych w celu wyjasnienia tej sprzecznosci poswiecone bedzie niniejsze seminarium.
Celem wykladu jest zaprezentowanie tematyki prac badawczo-rozwojowych realizowanych w Grupie Biomaterialy, w Zakladzie Projektowania Materialow PW, w ramach Laboratorium Srodowiskowego Materialy Wielofunkcjonalne w IPPT. Przedstawione zostania przykladowe wyniki badan zmierzajacych do opracowania nowych, funkcjonalnych biomaterialow, ktore poprzez swoje zlozona nani i mikro-strukture oraz wlasciwosci fizyko-chemiczne moga znalesc szerokie zastosowanie w medycynie regeneracyjnej ludzkich tkanek. Omowione zostana przyklady nowych konstrukcji nosnych dla komorek (rusztowan - ang. scaffolds) wspomagajacych formowanie sie nowej tkanki kostnej lub chrzastnej z wyizolowanych komorek. Wskazane zostana kierunki badan zwiazanych z projektowaniem i wytwarzaniem rozwiazan materialowych stanowiacych systemy kontrolowanego dostarczania/uwalniania do organizmu lekow i czynnikow biologicznych. Przedstawione zostanie nowatorskie metody zastosowania modelowania numerycznego w procesie projektowania i oceny nowych biomaterialow.
Bimodality of gene expression, as a mechanism contributing to phenotypic diversity, enhances the survival of cells in a fluctuating environment. To date, the bimodal response of a gene regulatory system has been attributed to the cooperativity of transcription factor binding or to feedback loops. It has remained unclear whether noncooperative binding of transcription factors can give rise to bimodality in an open-loop system. We study a theoretical model of gene expression in a two-step cascade (a deterministically monostable system) in which the regulatory gene produces transcription factors that have a nonlinear effect on the activity of the target gene. We show that a unimodal distribution of transcription factors over the cell population can generate a bimodal steady-state output without cooperative transcription factor binding. We introduce a simple method of geometric construction that allows one to predict the onset of bimodality.
Przedstawione zostaną wyniki badań eksperymentalnych mających na celu wyznaczenie poślizgu występującego na granicy między przepływającym płynem oraz ścianą kanału. Do wyznaczenia poślizgu wykorzystano zmianę współczynnika dyfuzji cząstek fluorescencyjnych w funkcji odległości od ścianki. PDF file
W swoim wystapieniu przedstawie zachowanie kropel przechodzacych przez siec mikrokanalow o geometrii deski Galtona. Krople zachowuja sie w tym ukladzie w dosc zaskakujacy sposob - pomimo tego, ze znaczaca wiekszosc fazy ciaglej plynie jego srodkiem, same krople maja tendencje do poruszania sie wzdluz krawedzi. Zjawisko to pozwala wykorzystac uklad mikroprzeplywowy o takiej geometrii jako urzadzenie separujace faze ciagla od zawieszonej w niej kropli. Podczas seminarium przedstawie prosty model opisujacy zjawisko separacji i omowie jego konstrukcje. Przewidywania modelu bede porownane jakosciowo z wynikami doswiadczen przeprowadzonych w rzeczywistym ukladzie. PDF file
Jakość kryształów, jakie potrafimy hodować ma decydujący wpływ na rozwój nanotechnologii i jest ona bardzo ściśle związana z tym, jak wygląda morfologia powierzchni kryształu w trakcie jego wzrostu. Dzięki nowoczesnym technikom pomiarowym wiemy bardzo dużo o spotykanych rodzajach uporządkowań. Ostatnio opracowaliśmy model powierzchni krystalicznych, który pozwala na symulacje metodą Monte Carlo wzrostu różnych struktur półprzewodnikowych. Model ten pozwolił nam na odtworzenie wielu charakterystycznych rysunków stopni na ukośnie ciętej powierzchni. Udało nam się wyjaśnić mechanizm powstawania charakterystycznych meandrów naprzemiennych stopni podwójnych, który mimo, że od lat obserwowany na wielu powierzchniach, długo pozostawał niezrozumiany. Przedstawię perspektywy modelu, jako narzędzia do badani amorfologii powierzchni oraz wbudowanych w kryształ domieszek i defektów. PDF file
Przeprowadzono symulacjie numeryczne mieszania z reakcja chemiczna w wybranych mikromieszalnikach Serpentyna, Meander, Tesla, Herringbone groove. Efektywnosc mieszania zostala okreslona przy uzyciu oprogramowania Fluent wraz z zaimplementowanymi kinetykami reakcji 1- i 2-naftolu z kwasem 4-sulfofenylodiazoniowym (UDF).
The thermocapillary migration of a collection of N spherical bubbles immersed in a Newtonian liquid and subject to a uniform ambient temperature gradient is considered with a special attention to the following issues: 1. Establish a boundary formaulation which permits one to accurately determine the translational velocity of each bubble at a reasonable cpu time cost. 2. Proposed a suitable numerical implementation and present comparisons against the available literature and new results for differents N-bubble clusters. PDF file
Dla obszarów z brzegiem analizuje zwiazek miedzy problemem wlasnym dla równan hydrodynamiki a wlasnosciami rozwiazan problemu poczatkowego. Definiuje postac rozwiazania w postaci pólgrupy i analizuje zaleznosc rozwiazan od relacji pomiedzy warunkami brzegowymi PDF file
Zaprezentowany zostanie algorytm i program do symulacji dynamiki układu sprzężonych równań opisujących reakcji biochemiczne oraz dyfuzję zachodzące na dyskretnej siatce dwuwymiarowej. Na przykładzie prostego układu inspirowanego wczesnymi etapami sygnalizacji w limfocytach B, ograniczonego do białek zlokalizowanych w błonie komórkowej, omówione zostaną różnice między symulacją przy pomocy rozwiązywania ODE lub zastosowania klasycznego algorytmu Gillespie'ego a proponowanym podejściem.
P.K. previous seminar on MAPK (PDF)
Clouds of close particles settling under gravity in a viscous fluid for a long time keep together, occasionally leaving a particle behind. Initially spherical shape gradually flattens and forms a torus, which suddenly breaks into two or more parts. Dynamics of a cloud settling under gravity in an unbounded fluid has been analyzed in the literature experimentally and numerically, and it has been concluded that its main features, observed experimentally, can be reproduced within the point-particle model. The goal of this work is to study how the presence of close boundaries influence the process of destabilization. An experiment has been conducted which indicates that in the presence of a vertical plane wall, the destabilization length is shorter than in an unbounded fluid. Then, a point-particle model has been constructed which takes into account hydrodynamic interactions of the particles with the wall, and applied to determine evolution of a cloud of particles. Close to a wall, the cloud destabilizes faster and looses more particles behind. Other characteristic features of the cloud evolution has been also analyzed.
Badany jest efekt ściśliwości w tzw. warstwach granicznych Ekmana-Hartmanna (o charakterze magnetyczno-bezwładnościowym) na płaskiej, nieskończonej płycie w obecności zewnętrznego pola magnetycznego nachylonego względem płyty pod niezerowym kątem. Celem jest określenie wpływu cisnienia magnetycznego na rozkład gęstości płynu i poprzez prawo ciągłóści na wypływ masy z warstwy granicznej, czyli tzw. pompowanie warstwy granicznej. Interesujący z punktu widzenia potencjalnych zastosowań w dynamice wnętrz gwiazdowych jest układ, kiedy pompowanie generowane poprzez wpływ ciśnienia magnetycznego na gęstość płynu (pompowanie ciśnienia magnetycznego) jest obecne jednocześnie razem z tzw. zasysaniem Ekmana (czyli wpływem masy do warstwy granicznej wywołanym efektem Coriolisa). Wówczas linie pola magnetycznego mogą zostać ''wyciągnięte'' przez przepływ z warstwy granicznej do prezepływu głównego dopiero, gdy pole magnetyczne osiągnie odpowiednio duże wartości. Taki charakter ma najprawdopodobniej dynamika linii magnetycznych we wnętrzu Słońca, w cienkiej warstwie zwanej Tachokliną u podstawy obszaru konwekcyjnego, gdzie generowana jest większość słonecznego pola magnetycznego, które opuszcza tę warstwę dopiero po narośnięciu do odpowiednio dużych wartości i dociera do powierzchni, względnie nie zmienione, tworząc tzw. plamy słoneczne. PDF file
Simulation results for the so-called hydrodynamic function H(q), which fully characterizes the short-time dynamics of a hard-sphere colloidal suspension, will be presented. Suspensions of uniformly permeable particles are considered. Results for short-time transport coefficients extracted from H(q), such as sedimentation, self-diffusion and "cage" diffusion coefficients, as a function of particle permeability and volume fraction will be presented and discussed. PDF file
A method is given for a study of a nonlinear evolution equation for finding "slow" invariant manifolds. This method is studied for the evolution problem u˙ = -Au + (Au, u)/(u, u) u, u(0) = u0, where A is a linear, self adjoint, possibly unbounded, operator in a Hilbert space. Global existence and uniqueness of the solution to this problem are proved. Asymptotic behavior of the solution as t -> inf is studied. Closed form solution of the above nonlinear evolution problem is found. Conditions are given on the spectrum of A and on the initial data u0 for the trajectory u(t) not to have a strong limit in H as t -> inf and not to stay in any finite-dimensional space. In this sense the motion is chaotic if these conditions are satisfied.
The MAPK (Mitogen-Activated Protein Kinase) cascade is one of the most important signal transduction pathways in eukaryotic cells. The crux of the pathway constitute the successive phosphorylation steps along the Raf-MEK1/2-Erk1/2 protein axis. The MAPK cascade regulates diverse cellular processes such as proliferation and differentiation. Furthermore, the cascade is a key player in the initiation and development of cancer. Consequently, a colossal effort has been put into understanding the pathway?s architecture, regulation and interaction with other pathways. Within the last few years, the pathway has also been extensively modeled in order to better understand its dynamics and to identify the most import interactions and feedback mechanisms. However, the models developed so far ignore homodimerization and heterodimerization events between the MAPK pathways key components: A/B/C-Raf, Mek1/2, and Erk1/2. The dimerization of Raf proteins is particularly well characterized and displays definite impact on their kinase activity. Furthermore, it appears that an auxiliary protein, scaffold KSR, regulates and potentially induces the formation of those dimers. In our modeling efforts we wish to capture these events and analyze their effects on the MAPK pathway dynamics, and divine their potential physiological role. PDF file
Przedstawiona zostanie metodologia oraz stosowane modele praktyczne w systemach wspomagania decyzji po uwolnieniach niebezpiecznych substancji do środowiska. W szczególności zaprezentowane będą: europejski system RODOS (Real-time On-line Decision Support System for Nuclear Emergencies) dotyczący zagrożeń radiacyjnych oraz oryginalny system SZYK (System Zarządzania Sytuacją Kryzysową w Zakładach Niebezpiecznych) opracowany dla zagrożeń chemicznych. Przedstawiona będzie również metodyka znana jako multi-model ensemble, polegająca na wykorzystaniu wyników symulacji wielu modeli zarówno w celu ich ewaluacji jak i wypracowania koherentnej prognozy rozwoju sytuacji po uwolnieniach niebezpiecznych substancji. PDF file
Formation of elementary building blocks ? alpha-helices and beta-sheets lies at the heart of protein folding. Recent experimental advances have led to design and characterization of short peptides that exhibit well-organized structure and fold on time scales of nanoseconds (10-9 s). Progress in computer power and algorithms allows us to realistically simulate the behavior of these systems. We report the results of molecular dynamics simulations, which are able to reproduce the experimental data on folded populations and time scales for several specially designed helix-forming peptides. Additionally, the simulations enable predictions of detailed folding pathways. The predicted populations and time scales are in good agreement with experimental data for most popular molecular mechanics force fields. Interestingly, the folding pathways exhibit qualitative variations for different force fields employed. Thus, accuracy of potential energy parameters, rather than conformational sampling, may be the limiting factor in current molecular simulations. PDF file
W prezentacji zostanie przedstawiony opis fizycznych połączeń pomiędzy siateczką śródplazmatyczną (ER) a mitochondriami (ang. mitochondria-associated ER membrane „MAM”) oraz błona komórkową i ER (ang. “plasmalemma-associated ER membrane „PAM”). Specyficzne układy błon ER-mitochondria oraz ER-plazmalemma zostały odkryte niedawno i zdaniem wielu autorów stanowią kluczowy czynnik, kształtujący szereg procesów fizjologicznych w komórce, takich jak bez-pęcherzykowy transport lipidów, apoptoza, czy modulacja sygnału wapniowego. Przedstawiona zostanie struktura i funkcjonowanie wymienionych kompleksów, a w szczególności możliwość kontroli i kształtowania sygnalizacji wapniowej wewnątrz komórki przez MAM-y i PAMy. PDF file
W trakcie seminarium zaprezentuję wyniki analiz zmienności odpowiedzi na bodźce wzrokowe neuronów wzgórka czworaczego górnego kota. Zależności zaobserwowane dla tych danych zostaną porównane z danymi odniesienia wygenerowanymi przy użyciu modeli procesów punktowych. Główne wejścia do powierzchniowych, wzrokowych, warstw wzgórków czworaczych górnych kota stanowią dwa odmienne typy komórek zwojowych siatkówki, Y i W. Ponieważ zmienność odpowiedzi komórki ma istotne znaczenie dla tego, jakie schematy kodowania informacji wzrokowej może ona używać, zbadaliśmy zmienność odpowiedzi komórek wzgórka górnego. Żeby sprawdzić które cechy odpowiedzi wpływają na obserwowaną zmienność, porównaliśmy dane doświadczalne z danymi odniesienia pochodzącymi z dwóch modeli: niejednorodnego procesu Poissona (IP) oraz niejednorodnego procesu Markowa dla interwałów (IMI). Dla danych doświadczalnych, przy wzroście częstości generacji iglic podczas stymulacji wolno poruszającym się bodźcem (kiedy informacja wzrokowa z siatkówki dociera kanałem W) obserwowaliśmy wzrost zmienności odpowiedzi. Z kolei w trakcie reakcji na szybki ruch bodźca (kiedy informacja wzrokowa z siatkówki dociera kanałem Y) widoczny był wzrost precyzji odpowiedzi. Żaden z modeli nie oddawał w pełni tego typu zależności, jednak w przypadku odpowiedzi na wysokie prędkości model IMI dobrze opisuje aktywność komórki. Nasze wyniki pokazują, że znajomość częstości iglic nie wystarcza do pełnego opisu danych, ale uwzględniając dodatkowo statystykę interwałów między iglicami możemy wyjaśnić wyniki rejestracji dla komórek otrzymujących wejście głównie kanałem Y. PDF file
Systemy klucza publicznego (RSA, ECDSA, ECDH) stanowią jeden z podstawowych elementów zapewniających bezpieczeństwo protokołów kryptograficznych stosowanych do transmisji danych w sieciach teleinformatycznych. Referat poświecony będzie analizie wydajności algorytmów służących do generowania bezpiecznych parametrów tych systemów. Jest to problem trudny, gdyż patrząc pod kątem celów, które stoją przed projektantem systemów kryptograficznych, chodzi o osiągniecie kompromisu pomiędzy bezpieczeństwem a efektywnością implementacji. Pierwsza część referatu poświecona będzie bardzo ważnemu z punktu widzenia bezpieczeństwa problemowi istnienia punktów stałych algorytmu RSA. Druga część koncentrować się będzie na zastosowaniu Szybkiej Transformaty Fouriera i Twierdzenia Chińskiego o Resztach do efektywnego generowania parametrów dla algorytmów ECDSA i ECDH. Przedstawione zostaną wyniki pozwalające na zwiększenie wydajności procesu generowania poprzez urównoleglenie obliczeń. Zastosowane metody są na tyle ogólne, że mogą być wykorzystane do przyśpieszenia dowolnych obliczeń w pierścieniach wielomianów i szeregów potęgowych o współczynnikach całkowitych. PDF file
In this study we demonstrate that a single reconnection of two quantum vortex lines can lead to creation of a cascade of vortex rings. Our analysis, motivated by the analytical solution obtained in the localized induction approximation, is based on high resolution Biot-Savart and Gross-Pitaevskii simulations of the vortex line motion. The Gross-Pitaevskii simulations showed that the first rings of the cascade are on atomic scale, i.e. have diameters few orders of magnitude smaller than the characteristic line separation of the tangle. So created small vortex rings may penetrate the tangle and annihilate on the boundaries or collapse due to the sound emission. This provides an efficient mechanism of the vortex tangle evaporation or decay in the limit of zero temperature when other dissipation mechanisms become inefficient.
Spektroskopia korelacji fluorescencji oparta jest na pomiarze ruchliwości fluoroforów pobudzanych do świecenia przez wiązkę lasera skupioną obiektywem mikroskopu konfokalnego. W zastosowaniach fizycznych doskonale nadaje się do pomiaru współczynnika dyfuzji własnej obiektów o różnych kształtach w dowolnym środowisku (kulka w kulkach, kulka w pałeczkach, kulka w sieci, pałeczka w kulkach itp.). W zastosowaniach biochemicznych i medycznych pozwala szybko i z wykorzystaniem mikroskopijnych ilości próbek stwierdzić fakt wiązania się dwu (lub więcej) cząsteczek. Może to być podstawa do konstruowania testów laboratoryjnych (diagnostyka) lub szukania nowych leków (farmacja). PDF file
Magnesy nadprzewodzące, generujące silne pole magnetyczne, stały się w ostatnich latach bardzo ciekawym narzędziem badawczym. Dzięki nim poszerza się obszar poznawczy z wielu dziedzin nauki: fizyki, chemii, medycyny, itp. Pojawiają się również w zastosowaniach inżynierskich. Silne pole magnetyczne może być źródłem dodatkowej siły działającej na układ. Przedstawione zostanie zagadnienie wpływu silnego pola magnetycznego na wymianę ciepła, wywołaną ruchem cieczy paramagnetycznej, w różnych układach geometrycznych, ze szczególnym uwzględnieniem interakcji między siłą grawitacyjną, a siłą magnetyczną. Zaprezentowane zostaną wyniki badań eksperymentalnych, modelowania numerycznego oraz analizy wymiarowej. PDF file
Sygnal wapniowy jest kluczowy dla prawidlowego przebiegu szeregu procesów fizjologicznych. Jest szeroko wykorzystywany przez komórke jako pierwotny i wtórny przekaznik informacji. W toku ewolucji powstalo wiele mechanizmów, których zadaniem jest wlasciwe ukierunkowanie i interpretacja sygnalu Ca2+. Wapo zewnatrzkomórkowy poprzez oddzialywanie z blonowymi receptorami pelni roli pierwotnego przekaznika informacji rozpoczynajacego jednoczesnie kaskada sygnalizacyjna, która w zaleznosci od stanu komórki moze wywolac calkowicie odmienne efekty: od inicjacji transkrypcji, po apoptoze. Wapno bierze równiez udzial w regulacji transkrypcji wielu bialek zaangazowanych w utrzymanie homeostazy wapniowej, co stanowi charakterystyczny model autoregulacji sygnalizacji wapniowej. PDF file
Zostanie przedstawiony model plynu mikropolarnego, opis jego przeplywu za pomoca skonczonej liczby parametrów i porównanie z przeplywem opisanym równaniami Naviera-Stokesa. PDF file
1.Krótkie wprowadzenie do metody LES 2.Eksperyment - swobodna struga kołowa - izotermiczna i podgrzana zjawisko niestabliności absolutnej 3.Próby modelowania strugi kołowej przy pomocy metody LES - istotność gęstości siatki 4.Modele podsiatkowe - wpływ na wyniki obliczeń na przykładzie przepływu pomiędzy wirującymi tarczami 5.LES w modelowaniu spalania - flamelet, Conditional Moment Closure, model stochastyczny 6.Przykłady zastosowań w modelowaniu zapłonu w prostej geometrii oraz komorze spalania silnika lotniczego 7.Podsumowanie
Metoda duzych wirow (ang. LES - Large Eddy Simulation) jest coraz czesciej stosowana do modelowania turbulencji, w tym przeplywow dwufazowych z faza dyspersyjna (czastki/krople). Otwartym problemem pozostaje wplyw drobnych struktur wirowych (nierozwiazywanych w LES) na ruch czastek, oraz mozliwosci modelowania efektow podsiatkowych. Na tle tych ogolnych zagadnien, przedstawione zostana wyniki uzyskane dla turbulencji izotropowej oraz przeplywu w kanale z zastosowaniem modelu stochastycznego typu dyfuzyjnego, a takze inne domkniecia. PDF file
|
|
Przedmiotem rozważań jest zjawisko utraty stateczności laminarnego przepływu cieczy lepkiej w szczelinie o skończonej szerokości i poprzecznie pofalowanych ścianach. Wykazano, że obecność ścian bocznych nie ma - przy dostatecznie dużej szerokości szczeliny - nie eliminuje zjawiska destabilizacji przy niskich liczbach Reynoldsa, wykrytego przez autora we wcześniejszych badaniach nad przypadkiem szczeliny (kanalu) o nieskończonej szerokości i periodycznej geometrii. PDF file
Swobodnie zawieszona błonka ciekłokrystaliczna, poddana działaniu oscylującego pola elektrycznego wykazuje bardzo ciekawe niestabilności elektrohydrodynamiczne. Udało nam się pokazać eksperymentalnie, że dla danej amplitudy pola elektrycznego istnieje częstość graniczna, powyżej której menisk ciekłokrystaliczny jest stabilny, a poniżej której następuje makroskopowa separacja ładunku elektrycznego, która prowadzi do makroskopowych drgań menisku, synchronicznych z oscylującym polem elektrycznym. Zależność częstości granicznej od przyłożonej różnicy potencjałów wskazuje na to iż warunkiem uzyskania separacji ładunku jest ruch elektroforetyczny jonów na odległości równe lub większe długości Debye'a. Podobny efekt dynamicznej separacji ładunku elektrostatycznego zaobserwowaliśmy również w procesie elektrokoalescencji kropelek roztworów wodnych w mikrokanałach, oraz wykorzystaliśmy do nawet tysiąckrotnego przyspieszania procesu separacji faz w układach polimer-ciekły kryształ. PDF file
Omowione zostana dwa zastosowania modeli gruboziarnistych bialek: przeglad wlasciwosci mechanicznych 17 134 bialek i modelowanie nanoindentacji otoczek wirusow CCMV i CCMP. Wlasciwosci mechaniczne badane sa poprzez rozciaganie bialka i badanie skali oporu na rozciaganie. Okazalo sie, ze najwiekszy opor pojawia sie w pewnych bialkach z wezlami cysteinowymi. PDF file
The migration
of a collection of solid particles immersed in
a conducting liquid and subject to ambient electric and magnetic
fields is considered. A special attention will be paid to spherical
particles with two cases:
1. The case of distant spheres for which the problem is asymptotically
solved.
2. The case of close and strongly interacting spheres for which a
boundary-integral approach will be both advoted and numerically worked
out. Numerical results for a few illustrating clusters made of spheres
will aslo be presented and discussed.
PDF file
Okreslone mechanizmy ewolucji czasowej ukladu molekularnego maja znaczacy wplyw na jakosc i dokladnosc wyników symulacji takich ukladów. W przypadku wielu klasycznych metod obliczeniowych weryfikacja i walidacja sa procesami których metodologia zostala dobrze zbadana i jest szeroko omówiona w literaturze. W przypadku symulacji komputerowych metoda dynamiki molekularnej metody weryfikacji i walidacji nie zostaly dotad opracowane choc problematyka ta, ze wzgledu na rozwój nanotechnologii jest niezwykle istotna. Opracowanie procedur weryfikacji i walidacji dla metody dynamiki molekularnej umozliwia prawidlowe projektowanie ukladów molekularnych i ich ocena efektywnosci. Przedstawione zostana wyniki dotyczace powyzszej problematyki. PDF file
Three point vortices on the unbounded plane have relative equilibria wherein the vortices either form an equilateral triangle or are collinear. While the stability analysis of the equilateral triangle configurations is straightforward, that of the collinear relative equilibria is considerably more involved. The only comprehensive analysis available in the literature, by Tavantzis & Ting [Phys. Fluids 31, 1392 (1988)], is not easy to follow nor is it very physically intuitive. The symmetry between the three vortices is lost in this analysis. I will provide a different analysis based on explicit formulae for the three eigenvalues determining the stability, including a new formula for the angular velocity of rotation of a collinear relative equilibrium. A graphical representation of the space of vortex circulations is introduced, and the resultants between various polynomials that enter the problem are used. This approach adds considerable transparency to the solution of the stability problem and provides more physical understanding. The main results are summarized in a diagram that gives both the stability or instability of the various collinear relative equilibria and their sense of rotation. The lecture follows seminar on Trends in Numerical Fluid Mechanics
1. Modularna struktura bakteryjnych elementów transpozycyjnych (TE). 2. Wplyw TE na rearanzacje genomów bakteryjnych oraz ich rola w zwiekszaniu zdolnosci adaptacyjnych i ewolucyjnych bakterii. 3. Udzial TE w horyzontalnym transferze genów. 4. Metody identyfikacji TE in vivo i in silico. PDF file
Model DLL bazuje na lokalnych kooperatywnych ruchach skladajacych sie z przeniesien pewnej liczby elementow kinetycznych po zamknietej petli tak, ze kazdy element zastepuje jeden z jego sasiadów, oraz ze spelniony jest warunek ciaglosci polegajacy na tym, ze suma przeniesien elementow bioracych udzial w przestawieniu jest zerowa. Scharakteryzowano warunki symulacji umozliwiajace zastosowanie modelu do badan konformacyjnych. PDF file
Autor doświadczalnie wykazał, wbrew twierdzeniom wielu autorów i w zgodzie z innymi autorami, że - w mikroprzepływach przez gładkie kapilary - obowiązuje prawo Hagena-Poiseuille.a i formuła Blasiusa (znane z makroskali). Przejście laminarno-turbulentne, dotąd lokowane w bardzo szerokich granicach, następuje w przedziale [2100, 2800]Re, ale zaokrąglenie wlotów do mikrorurek paradoksalnie mocno je opóźnia. Właściwie zorganizowany proces pomiarowy pozwolił autorowi podzielić straty energetyczne na sumę prostą start liniowych i miejscowych oraz wyznaczyć łączny współczynnik oporów miejscowych mikrorurek, gdyż dane literaturowe są nieodpowiednie do przepływów mikroskalowych. Współczynnik strat wylotowych (równy współczynnikowi Coriolisa) autor obliczył, podobnie jak inne ważne współczynniki korekcyjne, na podstawie badań współczesnych autorów (w przedziale [2800, 36x10^6]Re) i podał jawne formuły ich zależności od liczby Reynoldsa (Re) wykazując wyraźne różnice w odniesieniu do dotąd stosowanych wartości opartych na badaniach Nikuradsego sprzed 75 lat. Praca rozstrzyga zatem problemy ważne dla badaczy, użytkowników i projektantów mikrosystemów, które znalazły liczne zastosowania w wielu dziedzinach nauki i techniki stosujących nowoczesne technologie. PDF file
Obrona pracy doktorskiej obejmujacej badania eksperymentalne i numeryczne efektu tlumienia turbulencji dla przeplywu w krotkim mikrokanale oraz procesu destabilizacji przeplywu w kanale o pofalownych sciankach. Prace mozna pobrac tutaj: PDF file
We will present various applications for novel nanostructures obtained by NT-MDT combined AFM / SNOM / Confocal Raman & Fluorescence system. AFM and confocal Raman/Fluorescence maps are acquired simultaneously from the same part of the sample in Upright and Inverted optical schemes. Physical characterization and modification capabilities of AFM merge with chemical sensitivity of confocal Raman microscope and general capabilities of optical microscopy to provide complete information about sample investigated. We demonstrate results on various promising nanomaterials: graphene flakes, carbon nanotubes, semiconductor nanowires, biological structures etc. PDF file
Report on research trainning at IPPT See PDF file
Tematem seminarium bedzie optymalizacja parametrów procesu electrospinningu włókien polimerowych. Badano wpływ systemu odbierania włókien oraz charakteru targetu na strukture włókien otrzymywanych w procesie electrospinningu. Wykorzystujac targety róznego rodzaju, badano ich wpływ na równomiernosc pokrywania powierzchni targetu włóknami. W celu uzyskania lepszej kontroli strugi polimeru optymalizowano równiez geometrie układu elektrod. Zaprezentowane zostana takze wyniki eksperymentów, w których wykorzystano roztwory polimeru z dodatkiem elektrolitów, majacych wplyw na wielkosc kata rozwarcia stozka Taylora, a co za tym idzie, takze na powierzchnie pokrycia targetu włóknami. Elektroprzedzenie włókien bezposrednio na powierzchnie wody dało mozliwosc otrzymywania regularnych, boniastych struktur, które zostana przebadane pod kłtem zastosowania w charakterze membran. See PDF file
Czynniki transkrypcyjne NF-κB i p53 znane są ze swego współdziałania i rywalizacji przy regulacji wielu szlaków sygnałowych związanych między innymi z cyklem komórkowym, obroną immunologiczną czy apoptozą. W literaturze można znaleźć opisy sprzężeń istniejących pomiędzy oboma czynnikami transkrypcyjnymi. Wykorzystując dwa z nich zbudowano model łączny ścieżek sygnałowych NF-κB i p53, który tłumaczy pro- i anty-apoptotyczne zachowanie się NF-κB zastosowanym protokołem podawania wymuszeń. Wzbudzenie ścieżki NF-κB za pomocą TNFα przed rozpoczęciem napromieniowywania wzbudzającego ścieżkę p53 zmniejsza frakcję komórek apoptotycznych podczas gdy podanie TNFα po napromieniowaniu ją zwiększa. PDF file
Pawinskiego 5B |
|
The talk will consider several issues related to modeling complex microsystems such different types of muliphase solution and solid fluid interaction at the nanoscale. Two phase flows, which cosits of liquid-gas or liquid solid particles at micro and nanoscale behaves different than at macroscale.
Elektroprzędzenie jest jedną z najczęściej wykorzystywanych metod formowania nanowłokien polimerowych. Celem badań włókien z policaprolactonu jest określenie zależności pomiędzy parametrami procesu elektroprzędzenia, struktura molekularną (stopień orientacji molekularnej oraz krystaliczność) a funkcjonalnością jako rusztowań do hodowli komórkowej in vitro. PDF file
Omówiony zostanie model matematyczny opisujacy sprzężenia pomiędzy dyfuzją wapnia a efektami mechanicznymi (naprężenia i odkształcenia). Model ten (w najprostszej postaci można go znaleźć w książce Murray´a „Mathematical Biology”) bazuje na sprzężonych równaniach parabolicznych typu reakcji dyfuzji i równaniach równowagi dla ośrodka lepko-sprężystego. W szczególności omówimy fenomena tzw. fal wapniowych. PDF file
Fakoemulsyfikacja jest metodą
usunięcia zmętniałej soczewki własnej pacjenta w
celu wszczepienia soczewki sztucznej. W ten sposób przywraca
się przezierność ośrodków optycznych i
stwarza warunki odbierania bodźców przez siatkówkę
i nerw wzrokowy w przypadku zaćmy. Aparaty skonstruowane do
przeprowadzenia tego typu zabiegu łączą w sobie trzy
funkcje: Irygacji biernej komory
przedniej oka, której wielkość wynika z wysokości
zawieszonej nad poziomem głowy pacjenta butelki,
Aspiracji płynu
z komory przedniej oka zależnej od pompy (perystaltycznej bądź
Venturiego) współpracującej z aparatem,
Emulsyfikacji ultradźwiękowej
mas jądra soczewki w czasie zabiegu. Techniki operacyjne stosowane do
usunięcia zaćmy różnią się w
zależności od doświadczenia lekarza operującego,
a głównym ich celem jest zrównoważenie
stosowanych w czasie zabiegu energii: przepływu płynu,
ultradźwięków oraz energii mechanicznej tak by
jatrogenne uszkodzenie oka było jak najmniejsze. Wykładnikami
jakości chirurgii jest głównie dysfunkcja lub
zmniejszenie gęstości komórek śródbłonka
rogówki. Energia mechaniczna, której
źródłem są manipulacje w komorze przedniej przy
pomocy narzędzi zużytkowywana jest na łamanie jądra
soczewki i ma niewielki negatywny wpływ na komórki
śródbłonka. Sposób wykorzystania energii
mechanicznej jest charakterystyczny i różny dla różnych
technik chirurgicznych. Natomiast energia ultradźwiękowa,
jak i energia przepływu płynów posiadają
udokumentowany negatywny wpływ na struktury gałki ocznej.
Celem seminarium jest
przeanalizowanie zjawisk fizycznych wynikających z zastosowania
energii przepływu płynów oraz różnych
metod dostarczania ultradźwięków w aspekcie ich
jatrogennego wpływu na struktury oka w przypadku zastosowania
różnych technik chirurgicznych.
Fakoemulsyfikacja -
zobacz film (mpg) PDF file
Chaos jest zazwyczaj wiązany ze zjawiskami nieliniowymi. Gdy jednak będziemy rozpatrywać przestrzenie nieskonczenie wymiarowe, może się on pojawić również w liniowych układach dynamicznych. W ramach seminarium przedstawię przykłady dwóch liniowych równań różniczkowych cząstkowych, których półgrupy rozwiązań są chaotyczne (w sensie Devaney) oraz sposoby na pokazanie ich chaotyczności. PDF file
W referacie przedstawię krytyczny przegląd literatury dotyczącej obecnych koncepcji mechanizmu generacji siły w komórkach żywych i nową, oryginalną koncepcję opartą na własnych wynikach uzyskanych dla mięśni. Wiecej...
The Laboratory of Bioinformatics and Protein Engineering combines theoretical and experimental analysis of proteins, in particular enzymes that act on DNA or RNA (restriction enzymes, methyltransferases, DNA repair enzymes). We develop and use computer programs for modeling of protein three-dimensional structures based on experimental data. We are involved in predicting structures and functions for uncharacterized open reading frames. We also use theoretical predictions to guide protein engineering, using rational and random approaches. Our goal is to design proteins with new properties, in particular enzymes with new useful functions, which have not been observed in the nature. More details in PDF file
The second part was dedicated to a thorough discussion of recently obtained theoretical and numerical results concering the streaming current and streaming potential od particle-covered surfaces. More details ... in PDF file
The seminar will be presented in two parts. The first will be a general intoduction to the notion of the streaming current and streaming potential. Well known facts and experimental as we as theoretical results will be presented. The second part will be dedicated to a thorough discussion of recently obtained theoretical and numerical results concering the streaming current and streaming potential od particle-covered surfaces. PDF file
NTBC (nitisinon) jest skutecznym srodkiem uzywanym w leczeniu tyrozynemii typu I - genetycznej choroby dziedzicznej, zwiazanej z zaburzeniami w szlaku katabolicznym tyrozyny w organizmie ludzkim. Zaburzenia te zwiazane sa z dysfunkcji FAH, enzymu dzialajacego na ostatnim etapie szlaku katabolicznego tyrozyny i prowadzi do gromadzenia sie toksycznych produktów uszkadzajacych nerki i watrobe. Niezbadany jest jednak problem biologicznej transformacji NTBC w organizmach zywych. Zrodzil sie pomysl podjecia badan, majacych na celu ustalenie jakim przemianom chemicznym ulega ten lek w organizmie ludzkim. Jako narzedzie badawcze wybrano spektroskopie NMR a material do badan postanowiono wydzielic z moczu dzieci chorych na tyrozynemie typu I, leczonych za pomoca NTBC. Porównano, przy pomocy metod spektroskopowych zsyntetyzowane zwiazki modelowe ze zwiazkami obserwowanymi w moczu aby potwierdzic lub wykluczyc ich tozsamosc.
Podczas seminarium przedstawiony zostanie, w oparciu najnowszą literaturę, aktualny stan wiedzy na temat turbulencji w układach mikroprzepływowych oraz omówione będą metody analizy eksperymentalnej takich przepływów. Korzystając ze źródeł literaturowych oraz wyników własnych badań eksperymentalnych i numerycznych, podjęta zostanie próba odpowiedzi na ciągle szeroko dyskutowane pytanie, czy przejście laminarno-turbulentne w mikrokanale zachodzi przy podobnych wielkościach liczby Reynoldsa jak w skali makro, czy też granica tego przejścia przesunięta jest w kierunku wyższych lub też niższych liczb Reynoldsa. PDF file
|
|
|
W roku 1929 Robin Fåhraeus zauważył, że hematokryt (gęstość objętościowa krwinek w krwi) w wąskich kapilarach (R<250μm) jest mniejsza, niż w zbiorniku, z którego krew wypływa. Trafnie też wyciągnął wniosek, – który później sprawdził eksperymentalnie z Torstenem Lindquistem – że względna (w stosunku do plazmy lub wody) lepkość krwi w kapilarach jest mniejsza niż w zbiorniku. Celem pracy jest powiązanie tych dwóch eksperymentów, traktując przepływ krwi, jako przepływ zawiesiny o zmiennej gęstości. PDF file
Na seminarium opowiem o modelowaniu asocjacji antybiotyków aminoglikozydowych z rybosomem metodami dynamiki molekularnej i brownowskiej. Antybiotyki te zaburzają prawidłową syntezę białek w rybosomach bakteryjnych. Próbujemy wyznaczyć ich szlaki asocjacji i energię wiązania z rybosomowym RNA, aby móc zaproponować lepiej działające pochodne. PDF file
Własne wyniki dotyczące struktur molekularnych generujących siłę w komórkach mięśni. Za pomocą oryginalnego programu komputerowego zrekonstruowano po raz pierwszy 3D strukturę komórki mięśni. Na podstawie tej struktury zaproponowano nowy mechanizm skurczu mięśni. Wiarygodność koncepcji sprawdzana jest za pomocą oryginalnych programów umożliwiających porównywanie obliczonego rozkładu masy z realnym, obserwowanym za pomocą mikroskopii elektronowej, a obliczonego widma Fouriera z realnym widmem dyfrakcyjnym. Propozycja współpracy w celu opracowania opisu matematycznego nowej koncepcji. Wiecej...
Obrona pracy doktorskiej obejmujacej badania eksperymentalne pol predkosci w labolatoryjnym modelu chmury i analize wplywu procesow parowania na charakterystyki turbulencji. Prace mozna pobrac tutaj: PDF file
Open flows over a cavity present, even at medium Reynolds number, sustained oscillations resulting from a complex feedback process. Previous works have reveals a mode-switching phenomenon which remains to characterize from a dynamical point of view. In the configuration here investigated, the intermittency between the two dominant modes is characterized using a symbolic dynamics based approach. The first step of the procedure is to reconstruct the phase space from the time series measured by the Laser Doppler Velocimetry (LDV) technique, using the principal components embedment method. We show that the quite high dimensionality of the embedding space (d<10), can be overcome, doing a Poincar? section of the 2D projection of the phase portrait. The key step consists of a symbolic classification (0 for the first mode, 1 for the second mode, as example) of the Poincar? intersection with the orbits using a partition in two sectors of an angular first-return map. This classification allows, without any arbitrary thresholding (as spectral based modes separation method needs), a precise quantification of all oscillating events. See PDF file
Interaction forces between solid particles and air bubbles are of significant importance both for academic studies and practical application. For example in the flotation process one of the elementary stages is a formation of an aggregate between the particle and an air bubble. This aggregate formation is governed by hydrodynamic, capillary and surface forces. In our studies we have mainly focused on the surface forces. A colloid probe AFM technique has been used to measure the interaction forces between an air bubble and a spherical, smooth TiO2 particle. The forces of interactions between the air bubble and the particle have been studied as a function of: (i) simple (1:1) electrolyte concentration and (ii) pH of the solution in order to determine the electrostatic component of the force and also (iii) particle hydrophobicity and (iv) approach/retract velocity. It is worth noted that any change in pH of the solution influences the surface charge. Therefore, depending upon whether or not the solution pH was above or below the point of zero charge of the solid particle, and noting that bubbles bear a negative charge from very low pH values, the interaction between the same and oppositely charged surfaces could be investigated. In the case where the bubble and particle bear the same charge, rupture of the wetting film and the attachment of the particle to the air bubble did not take place and the electrostatic repulsive force depended strongly on electrolyte concentration. For oppositely charged bodies the wetting film ruptured forming a stable thin ?-film and weak adhesion between the particle and an air bubble was observed (which corresponded to contactless flotation). Attractive force followed by the wetting film rupture was also observed for the case when titania particle was hydrophobised. See PDF file
A comprehensive set of results for hydrodynamic interactions between a spherical particle and a wall were obtained using the bispherical coordinates technique in creeping flow. Some results for second order expansion in low Reynolds number are also presented. Various problems involving dilute suspensions near walls are discussed on this basis. See PDF file
Omowione zostana przykladowe ruchy periodyczne mikroczastek w plynach i ich znaczenie dla dynamiki przy ogolnych warunkach poczatkowych.
Stokesian dynamics simulations of close particles are analyzed, taking into account lubrication forces and many-body hydrodynamic interactions between spheres. A periodic trajectory of three spherical particles maintaining a permanent proximity to each other is used as a benchmark to study the accuracy, stability and efficiency of various numerical integration schemes.
The outline of the electrospinning of nanofibers and optimalization of the process will be presented. Current research on the optimalization of the process and applicability as biomedical sensors of submicrone resolution. Chemical treatement of the proteinous nanofibers produces the array of sensors of potential use for monitoring functions of the living cells. See PDF file
The low Reynolds number gas flow in curved micro-channel with non-uniform wall temperature distribution is analysed. A continuum Navier-Stokes gas flow model with additional velocity slip and temperature jump boundary conditions is applied. Knudsen number responsible for the slip effects is in the range from 0.001 up to 0.1. Complex vortex patterns observed are related to the thermal stress slip flow. Furthermore the analogy between the analysed configuration and electro-osmotic flow will be discussed. See PDF file
At the beginning we recall briefly the basic concepts of the Information Theory: information in Shannon sense, entropy, entropy rate, mutual information. Then, we present the results of application of these quantities to the analysis of experimental data (signals coming from neurons) and to realizations of stochastic processes modelling such type of data. The aim of our research is to study how information is transmitted in the brain (coding methods and their parameters, synergy effects). We analyze both reliability (related to redundancy) as well as efficiency (relative mutual information) of these processes. We pay particular attention to the amount of energy used in the transmission process. Consequently, we investigate the optimization parameters governing these type of processes.
Przy badaniu teoretycznym zmian konformacyjnych w makromolekulach biologicznych czesto zapomina sie ze procesy te odbywaja sie w srodowisku wodnym. Uzywajac prostego, gruboziarnistego modelu bialka pokaze, ze efekty zwiazane z oddzialywaniami hydrodynamicznymi moga znaczaco wplywac na skale czasowe mechanicznego rozwijania bialek. Opowiem tez o rozwijaniu bialek za pomoca przeplywu i porownam te metode z klasycznymi metodami rozciagania mechanicznego z wykorzystaniem mikroskopu sil atomowych (AFM). See PDF file
p53 is a transcription factor controlling genes involved in DNA repair, cell cycle arrest and apoptosis. DNA damage triggers oscillations of p53 and its inhibitor Mdm2, which are visualized in single cell experiments using transfected cell with the elevated gene copy number. We consider several models of the p53/Mdm2 regulatory core (including our own) that are based on positive and negative feedback, to verify their robustness to change in gene copy number. Analysis of these models suggests one of the following: 1) either observed oscillations are due to cooperation of positive and negative feedback, but behavior of normal cells is qualitatively different than that of transfected cells 2) or positive feedback does not play any role in the oscillations, which results from negative feedback and time delay and are thus less sensitive to the number of Mdm2 and p53 gene copies. See PDF file
Kontrola warstwy przysciennej w zastosowaniach aeronautycznych może być zrealizowana poprzez użycie perforacji na profilu. Sieć kanałów perforacji może kontrolować zachowanie warstwy przyściennej w dużej skali. Współcześnie możliwe jest wykonanie coraz mniejszych otworów, zbliżając się do skali mikro. W związku z tym pojawiły się pytania jak efekty skali mikro wpływają na zachowanie przepływu w porównaniu do skali makro. Przedmiotem prezentacji bedą wyniki numeryczne dotyczące przepływu laminarnego i turbulentnego w mikrokanałach. PDF file.
Outlined is the fast multipole method to compute hydrodynamic interactions between spheres immersed in a low-Reynolds-number fluid flow. The principles underlying the method (displacement of propagators connecting the centres of two spheres and multilevel summation of interactions) are described. It is emphasized that, as in the standard multipole method, the accuracy may be easily controlled by changing multipole truncation orders. PDF file.
Recent developments in Molecular Simulations give the opportunity to explore alloys solidification in a broad and intensive way. During this expose, we will investigate the various characteristics of solidification process of alloys in nano-scale. This method will be applied to the case of aluminum alloys in view to improve their properties. See PDF file
Przebieg kolizji oraz czynniki decydujace o czasie przerywania cienkich filmow cieklych powstajacych podczas kolizji pecherzykow gazowych z granicami miedzyfazowymi woda/powietrze, woda/hydrofilowa powierzchnia ciala stalego oraz woda/hydrofobowa powierzchnia ciala stalego zostana omowione w referacie i zilustrowane zarejestrowanymi filmami (*.avi). W szczegolnosci przedstawione beda wyniki badan nad: i) wplywem energii kinetycznej pecherzyka na czas przerywania filmow cieklych, ii) czynnikami decydujacymi o odbiciach ("bouncing") pecherzyka i stopniach zamiany energii kinetycznej w energie powierzchniowa pecherzykow, oraz iii) wplywem rozmiarow powstajacych filmow cieklych na czas ich rozrywania.
Transcription factor p53 is the key regulator of cell responses to DNA damage. It regulates synthesis of hundreds of proteins responsible for cell cycle arrest, DNA repair or apoptosis (controlled cell death) if DNA may not be repair. I will present a stochastic model of p53 regulatory pathway explaining how the decision between life and death is taken in individual cells. See PDF file
The knowledge of mechanisms and kinetics of particle adsorption is of great importance in polymer and colloidal science as well as biophysics or medicine, enabling one to control processes of protein and cell separation, or transport through micro-channels. During this seminar a simple theoretical model of a polymer adsorbed to a planar, hard wall will be presented. The hydrodynamic friction induced on the polymer and its dependence on the orientation of the polymer will be calculated and discussed. See PDF file
Bacteria E.coli, when swimming in microchannels, swims on the right-hand side. I will explain the mechanism behind this observation and point to potential applications. I will also demonstrate the use of Chlamydomonas reinhardtii algae as micro-mules microorganisms that pick-up, carry and drop-off microscopic cargo. See PDF file
Magnetic fluid is presented as a successful material platform to built complex nanosized magnetic material systems, targeting applications as different as magnetic nanocomposites for clean up technologies addressed to oil spills and magnetic drug delivery systems for photodynamic and magnetohyperthermia therapies applied to cancer treatment. Among the complex nanosized magnetic systems biocompatible magnetic fluids, magnetoliposomes, biocompatible magnetic nanocapsules, and biocompatible magnetic nanoemulsions will be emphasized. The nanoparticle chemical co-precipitation synthesis, its surface-functionalization, further peptization in hosting liquid carriers and the basic properties of magnetic fluids will be discussed in the talk. See PDF file
In this seminar, I will review our knowledge on focused micro/nano-jets by convergent gas streams, their physics, their governing parameters and operating conditions, their stability, their output, etc. All this is analyzed via experimental, analytical and numerical studies, which guide us along the search for the operating conditions and geometries where the most controllable, monodisperse and finest spray possible is obtained with a productivity (yield) of practical use in highly demanding aplications. See PDF file
Zostanie pokazane podejscie klasyczne do procesu rozpraszania z zastosowaniem potencjału kanonicznego. Przeanalizowane będzie kilka różnych potencjałów, dla których wyznaczony zostanie potencjał kanoniczny. Omówiony będzie przypadek jednowymiarowego odwrotnego rozpraszania w mechanice klasycznej i kwantowej. Do jego opisu wykorzysta się wzór Gamowa, którego postać odwrotna można otrzymać za pomocy transformacji Laplace'a, oraz potencjału kanonicznego. Omówione zostanie zastosowanie wzoru Gamowa do badania zjawiska promieniowania alfa oraz zjawiska zimnej emisji elektronów. See PDF file
Aluminium-based amorphous alloys containing rare earth (RE) or rare earth and transition metals additions posses attractive mechanical properties like high strength and good ductility. Thermal treatment of some of these alloys leads to devitrification via formation of fcc-Al crystals with average size of about 10nm embedded in an amorphous matrix. Such nanocomposites have significantly better mechanical properties than their glassy precursors. Based on a recent study using simultaneous small- and wide-angle X-ray scattering a mechanism for nanocrystallization will be presented. See PDF file
Complex interactions between turbulent flow of electrically conductive
fluids and electromagnetic fields play the key role in many physical
phenomena in nature and technology. For example, in Astro- and Geo-Physical
studies, it is believed that the two-way coupled magnetic dynamos are
responsible for the creation of magnetic fields in spiral galaxies, stars
and planets (including Earth's magnetic field). The potential use of the
electromagnetic fields to control fluid flow and heat transfer in
electrically conductive fluids has been recognised in many applications such
as: crystal growth, continuous casting of steel, aluminium reduction cells,
liquid metal cooling blankets for fusion reactors, biomedical applications,
etc. Enormous range of length and time scales (that range from size of
galaxies in astro-physical applications to few-millimetres in biomedical
applications) make this subject particularly challenging.
In this presentation, we will address the most recent developments in
numerical simulations of coupled fluid flow/electromagnetic fields
phenomena. After an introduction covering fundamental physical phenomena
behind the fluid flow/electromagnetic field interactions, basic principles
of their modelling and numerical simulations will be summarised.
The special focus will be devoted to first successful simulations of the
turbulent magnetic dynamos (two-way fully coupled fluid flow/electromagnetic
fields) in realistic working conditions (Riga-dynamo experiment) - that
serves as a paradigm for the investigations of the origins and
self-sustenance of the planetary magnetic fields. The second application
will include simulations of the blood flow in presence of the locally
applied non-uniform strong magnetic field as a basic concept behind the
magnetic drug delivery (MDT) cancer treatment.
See
PDF file
Bacteria E.coli, when swimming in microchannels, swims on the right-hand side. I will explain the mechanism behind this observation and point to potential applications. I will also demonstrate the use of Chlamydomonas reinhardtii algae as micro-mules microorganisms that pick-up, carry and drop-off microscopic cargo.
W trakcie seminarium przedstawione zostaną wybrane konstrukcję mikrosystemów analitycznych cieczowych wytwarzanych z krzemu i szkła oraz rezystu negatywowego SU8 i opracowanych, wytworzonych i badanych w Pracowni Mikroinżynierii i Mikromechaniki Wydziału Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki Politechniki Wrocławskiej. Omówione zostaną m.in. miniaturowe urządzenia do prowadzenia analizy DNA metodą RT-PCR, mikroreaktory do prowadzenia reakcji nitracji i zintegrowany cytometr do badań bio-medycznych. Przedstawione zostaną również różne metody detekcji i detektory procesów fizykochemicznych zachodzących w tych mikrourządzeniach. See PDF file
In this talk, we will present some salient results on the flow past an open cavity at moderate Reynolds numbers. Such flows are of interest in many practical applications, when flow-structure interactions lead to self-sustained oscillations. The unstable shear layer destabilizes with respect to Kelvin-Helmoltz modes, which interact with the downstream corner of the cavity, the fluid recirculation inside the cavity feeding back the upstream perturbations. Henceforth, some very characteristic frequencies are selected in the flow, which can give rise to some nonlinear competition between modes of oscillation. We were able, in a proper orthogonal decomposition (POD) analysis or performing phase averages on the velocity snapshots, to determine the coherent structures and wavelengthes associated with the instability. The flow inside the cavity develop complex 3D spatial patterns, characterized by 2D PIV or 3D direct numerical simulations (DNS). Gortler-like secondary instabilities may even occur over a finite range of the control parameters (Reynomds numbers and cavity aspect ratios). Although such a complex transverse flow organization is observed, we have shown that 2D PIV measurements in the longitudinal median plane still allow to recover the correct coherent patterns as obtained when applying POD to the fully 3D DNS flow. This may open the possibility to reconstruct 3D hybrid flows from 2D PIV measurements on the basis of the 3D POD modes calculated on the DNS flow. See PDF file
Hydrodynamic focusing is a well established technique in the microfluidic world. Due to specific features it has been successfully involved in several applications ranging from ultra fast mixers and reactors, via flow addressing in Lab-on-a-chip applications and cytometry, to two-phase systems generators, rheometry, flow visualization and microfabrication. The hydrodynamical focusing is however a quite complex three-dimensional phenomenon. The presented investigation done by means of CLSM (Confocal Laser Scanning Microscopy) in channels of 1040x800 and 260x200 um cross-sections reveals its complicated 3D structure. The discovered effects clearly show the possibilities of improving the existing applications and indicates the novel ones. See PDF file
The most common form of dementia among older people is Alzheimers disease (AD), which initially involves the parts of the brain that control thought, memory, and language. Neither the cause nor cure is known for AD. Quantum dots, a new generation of fluorescence probes, are discussed as a new tool which could help in elucidation of its etiology. See PDF file
Tumour cell invasion is crucial for cancer metastasis, which is the main cause of cancer mortality. An important group of proteins involved in cancer invasion are the Heat Shock Proteins (HSPs). According to experimental data, inhibition of one of these proteins, Hsp90, slows down cancer cells while they are invading tissue. To test different biological hypotheses regarding how precisely Hsp90 influences tumour invasion, we use a model of solid tumour growth which accounts for the interactions between Hsp90 dynamics and the migration of cancer cells and, alternatively, between Hsp90 dynamics and the synthesis of matrix degrading enzymes (MDEs). The model consists of a system of reaction-diffusion-taxis partial differential equations describing interactions between cancer cells, MDE, and the host tissue (ECM). Using numerical simulations we investigate the effects of the administration of Hsp90 inhibitors on the dynamics of tumour invasion.
The Coherent Vortex Extraction method consists in separating the flow into a coherent part, and noise, which is supposed to be Gaussian and decorrelated. The vortex extraction is based on a wavelet decomposition of the field. We retain the largest wavelet coefficients in the wavelet expansion. This will constitute the coherent part, whereas the remaining term represents the incoherent background flow. See PDF file
Results of DSMC simulation of formation and decay of a detonation wave in gaseous medium will be presented. In particular, the method of generating detonation, the presence of the inverse reaction and delay in the energy release will be discussed. See PDF file
Results of laboratory and mathematical modelling of stratified environmental flows are discussed. Analytical and numerical modelling is based on complete set of fundamental governing equations, which includes algebraic equation of state, continuity, momentum, heat and matter transport equations with no-slip and no-flux boundary conditions. As initial state transient diffusion induced flows are calculated. Complete classification of infinitesimal periodic flows including regular solutions for waves and set of singular solutions for boundary layers and their analogues in a fluid interior are given. Numerical visualisation of solutions describing generation of periodic and attached (lee) internal waves is presented. Regular on viscosity and diffusivity factors components are waves and rich set of singular components of flows is identified. Among singular components there are two distinguished on viscosity kinds and additional hybrid components forming boundary layers and their thin extended analogues inside fluids. Solutions of linear and slightly non-linear problems are compared with Schlieren visualizations of stratified flows. Conditions of singular streaks formation, their coalescence into clusters and transformation of streak clusters into vortex streets is studied. New mechanism of isolated interfaces formation inside 2D attached internal waves field in a continuously stratified fluid is identified. These interfaces acts as collectors and extradiffusion transport system for contaminants. Conditions of completeness of an experiments and comparisons with environmental observations are discussed. See PDF file
Przedstawie model silnie anizotropowej turbulencji kwantowej (turbulencji wirów dyskretnych) w nadcieklym helu. Podstawowa idea jest rozbicie modelowania na dwie skale: 1) mikroskopowa, w której dynamika linii wirowych analizowana jest w oparciu o przyblizenie lokalnej samoidukcji i prowadzi do lokalnego równania na gestosc wirów, uwzgledniajacego anizotropie i dryf klebowiska wirowego. Omówie tu nowe (analityczne) rozwiazania opisujace dynamike wirów dyskretnych w przyblizeniu lokalnej samoindukcji. oraz 2) makroskopowa, w której dynamika skladowej nadcieklej i normalnej (lepkiej) opisywana jest odpowiednio równaniami Eulera i Naviera-Stokesa, sprzezonymi polem sily o wartosci proporcjonalnej do gestosci wirów i wzajemnej predkosci skladowych. See PDF file
Molecular evolution is the gradual change at the molecular level in organisms over period of time. These changes range from deletions, additions or substitutions of single nucleotides, through the rearrangement of parts of genes or even whole genomes. These mutations are spread and fixed in population by genetic drift and/or by neutral selection. Such mutation may result in functional changes to the proteins encoded by the genes, or even the evolution of novel genes and proteins. The modern methods of evolutionary trees reconstruction use sequences probabilistic model. In spite of their diversity the most widely use in phylogenethic analysis are empirical amino acid substitution PAM (Percent Accepted Mutation) matrices. A lot of bacterial genomes show a specific asymmetry between leading and lagging strands in nucleotide composition. So, it is a question can we use these matrices to reconstruct evolutionary tree in bacteria? See PDF file
Ruch ukladow mikroczastek w roztworze wodnym jest przedmiotem zainteresowania biologii, medycyny i techniki. Na prostym przykladzie przedstawione zostana podstawowe cechy dynamiki takich czastek, czyli jak oddzialuja one ze soba hydrodynamicznie
The sedimentation of non-Brownian, polydisperse suspensions of particles is analyzed taking into account three-particle hydrodynamic interactions. A scheme based on kinetic theory methods is used to find the pair distribution functions for different particles. Using these functions, sedimentation coefficients describing the collective behaviour of the suspension, are calculated. Results are compared with experiment. See PDF file
Omowienie twierdzenia fluktuacyjno-dyssypacyjnego (tw. Nyquista) ze szczegolnym uwzglednieniem jego prawidlowej interpretacji See PDF file
Wall slip boundary conditions based on Maxwell's formulation and the Smoluchowski temperature jump boundary condition have been implemented into a finite-volume CFD solver (FLUENT). The presentation considers and explains the mentioned boundary conditions flow effects(general slip, thermal creep, thermal stress slip) for air flows and shows how the phenomenon has been modelled. The chosen approach shows good accordance with test case results for some simple cases in microfluidics devices. See PDF file
Ca^{2+} is one of the most important messenger molecules. It relays signals inside living cells and is used in intercellular coordination. In the talk we will touch some mathematical questions concerning the influence of buffers on the wave propagation and the coupling between the gradients of calcium concentration and mechanical forces. See PDF file
In numerical studies of turbulent flows one usually incorporates an external large-scale forcing to simulate statistically stationary homogeneous turbulence. Although forcing is successfully used for studies of the classical turbulence depicted by the Kolmogorov K41 theory, so far it is rarely taken into account in modeling of controlled (modulated) turbulent flows that are of great interest in various industrial applications. Such flows are often influenced by geometrically complex boundaries present in a flow domain (e.g., porous media) and they do not follow the K41 theory predictions. This intriguing fact motivated the research presented here. We focus on direct numerical simulations of 'controlled non-Kolmogorov turbulence'. The perturbations arising from flow through and along complex boundaries are represented by broadband forcing. Apart from the large-scale agitation of the flow to supply most of the energy, the forcing is allowed to simultaneously act in a broader range of scales, thereby explicitly disturbing the K41 energy cascading process. Dynamical consequences of adopting different ranges and strengths of externally forced scales will be presented. Particular attention will be given to the~modifications in the~energy dynamics and quality of mixing of embedded passive scalar fields. See PDF file
Zaprezentowany zostanie problem obluzowywania się implantów ortopedycznych. Główny nacisk położony będzie na aspekt biologicznej reakcji tkanek otaczających implanty na produkty zużycia ciernego biomateriałów budujących protezy. Przedstawione zostaną wyniki badań przeprowadzonych w Instytucie Jožefa Stefana w Słowenii. See PDF file
Na seminarium opowiem o podstawach metody lattice Boltzmann sluzacej do numerycznego rozwiazywania rownan hydrodynamiki. Nastepnie zarysuje zastosowanie ww. metody do symulacji materii miekkiej (zawiesiny, polimery etc.). Learn more about LBM ...
T-cells (cell responsible for adaptive immune response) can be activated by few foreign peptides, but ignore thousands of endogenous peptides. The molecular origin of this ideal discrimination mechanism is still a mystery but it is know that it results in longer binding of foreign peptides to T-cell receptors (TCR). The model explains why the T-cell stimulation by few foreign peptides with TCR half binding time of 20 s. results in much stronger signal than stimulation by 30000 of endogenous peptides with TCR half binding time of 3s. See PDF file
We discuss the potential and limitations of current experimental and simulation techniques and their synergy in the research of turbulent convection. Some niches are identified for measurements, simulations and modelling, where each offers uncontested primacy, or have shown benefits of complementarity and synergy when using the techniques in parallel. Examples from our recent experience are presented where combined experimental and simulation approaches have not only provided precious information, but have also revealed some unexpected phenomena which could have remained hidden if the problem was investigated only experimentally or only by simulations. Among examples considered are the two paradigms of turbulent flows and heat transfer, and a challenging MHD problem: 1. Thermal convection over horizontal and inclined flat or irregular surfaces in a broad range of conditions including extreme ones, covering experiments for Ra=108-109, DNS for Ra=10^5 - 10^8, LES for 10^6 - 10^9 and VLES/T-RANS for Ra=10^6 - 2*10^16 ; 2. Experimental, RANS and LES studies of flow structure and heat transfer in single and multiple impinging jets on plane and complex surface at higher Re numbers; 3. Computer-simulation of a model of fluid-magnetic dynamo, in association with experiments in Riga (Latvia) and Dresden (Germany). See PDF file
Wyklad dotyczy bada? prowadzonych na Wydziale Inzynierii Chemicznej i Procesowej PW dotyczacych: a) metod wytwarzania aerozoli o odpowiednich wlasno?ciach pod wzgledem ich zastosowania w terapii inhalacyjnej, b) analizy przep?ywu i depozycji czastek aerozolowych w ukladzie oddechowym czlowieka. Przedstawione zostan? metody oraz wyniki zar?wno analiz doswiadczalnych, jak i modelowania matematycznego wymienionych proces?w. See PDF file
I will present 3 neuroscience problems I have been working on recently. I will start with discussing neurobiological basis of undulatory locomotion in the nematode worm C. elegans by showing how motion parameters relate to each other in different mutants. Next, I will discuss the architecture and metabolism of the mammalian brain and show that there are many conserved and scaling relationships in it. Finally, I will show (if time permits) how brain dynamics can self organized into a critical state characterized by avalanches of neural activity with power-law distributions. See PDF file
The importance of microfluidics as an interdisciplinary technology is increasing, and its several applications can be found in the areas of diagnostics, drug research, bio-technology, electronics and chemical industry. We aim to give short a microfluidics survey, to evaluate the importance of microfluidics to industry and research, describe our preliminary experience is solving problems involving microfluidic techniques, and finally to look for the perspective involvment of our Department in the future projects. See PDF file
This paper [1] discusses the analysis of proton radiography (pRad) images of
shockwave metal melting. The experiments investigated the physical
properties of metals under extreme pressure and temperature conditions.
Aluminum, copper, and steel coupons were melted and/or damaged by the
shockwave of a diverging high explosive. Multiple experiments were
performed in identical conditions, with various coupon thicknesses and
metal types. pRad was used to record each explosion and the resulting
images were then analyzed by software written in Mathematica. The
program used a level set type method to extract numerical data. Data
obtained from a series of images captured during an individual experiment
was used to calculate the velocities of metal fragments. The measured
velocities of the top surfaces of the explosions agreed very well with the
data collected by the Velocity Interferometer System for Any Reflector
(VISAR). This technique additionally allowed the velocities of occluded
surfaces to be measured even though they could not be seen by VISAR.
Also, velocities calculated for identical experiments almost perfectly
agreed with one another. This result showed that in these experiments both
the velocities and shapes of the major fragments of the metal coupons are
highly deterministic functions of coupon thickness and metal type. These
findings are being used to verify the predictions of hydrocode modeling
that is currently being developed.
See
PDF file
[1]J Cecil, H. Makaruk "Analysis of Proton Radiography Images of Shock Melted,
Damage Metals" LA-UR-06-5939, Los Alamos Summer School Research Reports, V.8
(2006), 28-45.
The applications of pressures up to 1000 MPa enable the modification of intra and inter molecular interactions of liquid biomaterials. This can lead to modified functional properties of the concerned macromolecules (e.g. activation / inactivation of enzymes), the creation of new molecular structures (aggregation, gelification) or the preservation of foods. Furthermore, pressure can serve as tool to gain a deeper physical understanding of matter. This presentation focuses on the impact of high pressure on the rheological behaviour of different liquid biomaterials such as aqueous sucrose, ?-lactoglobulin, and gelatine solutions. Therefore, different in-situ measurement techniques as well as theoretical approaches are applied to elucidate the connection between viscous behaviour and molecular structure (rolling ball viscosimeter, shear wave viscosimeter, dynamic light scattering, molecular dynamic simulation). See PDF file
W plynach jednorodnych obserwowane jest zjawisko kondensacji kapilarnej (lub suszenia kapilarnego), opisywane rownaniem Kelvina. W przypadku fazy ze zlamana translacyjna i rotacyjna symetria efekt zewnetrznej sciany zalezy od jej kierunku wzgledem elementow symetrii tej fazy. Pojawia sie pytanie o stosowalnosc rownania Kelvina oraz w jaki sposob stabilnosc fazy typu cieklokrystalicznego zalezy od ksztaltu naczynia. Rozwazany bedzie przypadek fazy jednorodnej i lamelarnej w prostym ukladzie modelowym w przyblizeniu pola sredniego. W ukladzie makroskopowym fazy te wspolistnieja w odpowiednich warunkach termodynamicznych. Porownane bedzie przesuniecie wspolistnienia w szczelinie i w rurze o przekroju kwadratu. W szczelinie zachodzi zjawisko lamelaryzacji (analogiczne do kondensacji). Opisuje je zmodyfikowane rownanie Kelvina, zalezne dodatkowo od stalej elastycznosci fazy lamelarnej. W rurze o identycznych scianach nastepuje natomiast zjawisko przeciwne. See PDF file
The possibility of the destabilization of the laminar channel flow by means of transversally oriented wall waviness is demonstrated using linear theory and numerical computations. Drastic reduction of the critical Reynolds (even below 200) can be achieved even with small or moderate amplitudes of wall corrugations. The influence of the wall geometry on the short-term dynamics and the transient energu growth of small disturbances is also studied. New mechanism of the transient energy growth, coexisting with the well-known lift-up effect, is described. See PDF file
Referat zaproszony na posiedzenie Sekcji Mechaniki Plynow Komitetu Mechaniki PAN
During the dissolution of rock fractures the positive feedback between fluid transport and mineral dissolution leads to the spontaneous formation of pronounced wormholelike channels. As the dissolution proceeds, the channels interact, competing for the available flow, and eventually the growth of the shorter ones ceases. Thus the number of channels decreases with time while the characteristic distance between them increases, which leads to the scale-invariant power-law distribution of channel lengths. A simple resistor network model of the evolution of dissolving channels is constructed and its properties studied. Despite its simplicity, the resistor model is found to retain the essential features of the nonlinear interaction between the channels. See PDF file
While the average velocity of a suspension of spheres sedimenting in a viscous fluid can be succesfully predicted theoretically, the problem of velocity fluctuations is still unsolved. In this talk, I will examine by laboratory experiments how the sedimentation front spreads and how this affects the velocity fluctuations. See PDF file
The possibility of the destabilization of the laminar channel flow by means of transversally oriented wall waviness is demonstrated using linear theory and numerical computations. Drastic reduction of the critical Reynolds (even below 200) can be achieved even with small or moderate amplitudes of wall corrugations. The influence of the wall geometry on the short-term dynamics and the transient energu growth of small disturbances is also studied. New mechanism of the transient energy growth, coexisting with the well-known lift-up effect, is described. See PDF file
It has been presented original method of estimation of Stieltjes function f(z) from the truncated power expansions of f(z) at real points. We prove, that estimates obtained are the best over the given input data. As an example of application the effective transport coefficients of two-phase media are calculated. See PDF file
Uklady nierownowagowe rozciagle przestrzennie mozna badac w ramach teorii pola albo teorii ukladow dynamicznych. Nasze wyniki numeryczne pokazuja, ze suma dobrze okreslonej liczby chwilowych wykladnikow Liapunowa w zespolonym rownaniu Ginzburga-Landaua (CGL) dana jest prosta funkcja przestrzennej sredniej kwadratu makroskopowego pola. Ten zwiazek otrzymujemy ze wzoru na zalezna od czasu wartosc prawie wszystkich chwilowych wykladnikow Liapunowa.
W roku 1901 holenderski matematyk D. J. Korteweg zaproponowa uzupenienie r?wna Naviera-Stokesa o dodatkowe wyrazy opisujce naprenia wywoane przez zmiany gstoci powstajce na granicy fazowej midzy ciecz a jej parami. Te dodatkowe naprnia nazywane s obecnie napreniami Kortewega, chocia okazao si, e trzeba zmieni ich posta. Na seminarium pokazane bd zar?wno przykady wiadczce o koniecznoci uywania r?wna Kortewega do opisu przej fazowych jak i same r?wnania. Zasadniczym celem i g?wnym tematem seminarium jest wyprowadzenie tych r?wna ze zmodyfikowanej w odpowiedni spos?b teorii kinetycznej dla gstych pyn?w. Pokazane bdzie pokr?tce wyprowadzenie r?wna tej teorii i przedyskutowana bdzie jej tzw. granica hydrodynamiczna. Przedyskutowana te bdzie sprawa r?wnania entropii dla otrzymanych r?wna przyblienia hydrodynamicznego i ich podobiestwo i r?nice w por?wnaniu z r?wnaniami Kortewega.
Glownym tematem prezentacji beda rownowagowe i nierownowagowe wlasnosci plynnych warstw zawierajacych zawiesine czastek koloidalnych. Ze wzgledu na oscylacyjny charakter sil strukturalnych wywolanych obecnoscia czastek, plynna cienka warstwa przechodzi przez szereg przejsc fazowych pomiedzy stanami o roznej grubosci. Przejscia te opisane beda za pomoca dwuwymiarowego formalizmu termodynamicznego. Kluczowymi intensywnymi parametrami w tym opisie sa cisnienie normalne, napiecie powierchniowe warstwy i potencjal chemiczny czastek. Dla warstwy stabilizowanej zawiesina twardych kul odpowiadajace tym wielkosciom rownania stanu zostaly wyznaczone uzywajac metody Monte Carlo. Przedstawiony rowniez bedzie nierownowagowy opis termodynamiczny cienkiej warstwy w obszarze odpowiedzi liniowej. See PDF file
It deals with the simulation of flows around two different hydrofoils using a two-phase flow approach. The turbulence model is an eddy-viscosity model. The main focus was on investigations of developed cavitation regions and cavitation inception. The thesis is embedded in a federal cavitation research project conducted by two companies. See PDF file
will describe some experiments that are currently done in the Center for Energy Research of the National University of Mexico. The experiments that I will describe include: a) Periodicity and bifurcation in capillary boiling. Boiling inside a capillary is proposed as a model for inhomogeneous evaporation at the rigid walls of a boiler. I will show visualizations of vapor bubble formation and interpretations of the nonuniform time of the bubble departure at the tip of the capillary. b) Quasi 2D-Vortices generated by the Lorenz force in an electrolyte. Vortices are generated in a thin layer of an electrolyte due to the simultaneous presence of a spatially uniform electric current and a magnetic dipole. The three dimensional structure of the flow field is described to assess the validity of a quasi-two dimensional interpretation of the phenomenon. c) Natural convection in a centrifuge. Some effects of the Coriolis force on the natural convection in a slender container is described. In contrast to most problems of natural convection in rotating sistems in Geophysics, in our case, the rotation axis is perpendicular to the temperature gradient in the container. See PDF file
W referacie omowiony bedzie model teoretyczny plazmy powstajacej podczas spawania zelaza laserem CO2. Wyniki obliczen przeprowadzonych za pomoca programu FLUENT pokazuja, ze gdy gazem oslonowym jest argon wystepuja dwie plazmy, plazma zelaza i plazma argonu, natomiast w przypadku helu plazma pali sie tylko w parach zelaza. See PDF file
Modeling of fluid flow in porous media is typically based on the correlations developed by Henry Darcy 150 years ago based on some simple column experiments. In fact, the extension of Darcy's law to complex cases has far outstripped what can actually be inferred based on the experimental studies. Here, we review Darcy's work and what can reasonably be presumed from his results. We then introduce the Thermodynamically Constrained Averaging Theory (TCAT) approach to deriving conservation equations at the porous medium scale. Based on this formalism, some results have been developed that suggest opportunities for improving the theoretical foundation of porous media models. Specific issues to be considered include unsaturated flow, the formulation of capillary pressure, and the expression obtained for effective stress. See PDF file
Technologie tworzenia nowoczesnych materialow, w szczegolnosci mikro- i nanomateralow, naleza do najszybciej rozwijajacych sie dziedzin wspolczesnej techniki. Jedna z mozliwych metod polega na wykorzystaniu emulsji jako matrycy do budowy takiego materialu. Emulsje tworza krople oleju w wodzie; ich srednice mierzymy w nanometrach. Trzecia substancja osadzajac sie cienka warstwa na powierzchni styku cieczy po utwardzeniu i usunieciu emulsji staje sie poszukiwanym nanomaterialem. W modelowaniu badanego zjawiska posluzono sie metoda Dynamiki Molekularnej. Przedmiotem badan, ktorych wyniki zostana zaprezentowane na seminarium, bylo poszukiwanie numerycznych modeli molekularnych dla oleju i wody oraz trzeciej substancji osadzajacej sie miedzy nimi. See PDF file
Omowiony zostanie przyklad ilustrujacy wplyw efektow kolektywnych na oddzialywania hydrodynamiczne miedzy czastkami w lepkim plynie. W nieskonczonym plynie Stokesa trzy czastki punktowe umieszczone w wierzcholkach poziomego trojkata rownobocznego opadaja pod wplywem grawitacji bez zmiany wzajemnych polozen. Natomiast symetryczna siec takich trojkatow podlega ruchom oscylacyjnym, ktorych okres zalezy od dlugosci boku trojkata d i rosnie nieograniczenie przy zblizaniu sie do rozmiaru krytycznego d0. Dla d < d0 wszystkie trzy czastki opadaja z ta sama srednia predkoscia, stanowiac jedna grupe. Jednak gdy d > d0, trzy czastki dziela sie na dwie grupy o roznych predkosciach srednich.
Evaporation/condensation of nano droplets/bubbles are studied within diffuse interface hydrodynamics in two-phase coexistance region. The evaporation/condensation process is observed on the time scale from picoseconds to microseconds and length scale from Angstroms to micrometers. A simple analytical formula relating time of evaproation to the size of a droplet is given. We will argue that it should be valid from nano to macroscale. The condensation of bubbles will bring us to the subject of sonoluminescence and chemical nanoreactors at ambient conditions. See PDF file
In this presentation we consider the non-Fickean diffusion processes in a binary mixture. In this model the diffusive flux is not governed by Fick's law, it obeys an evolution equation, derived from partial balance momenta. One shows that the linear Fick model can be recovered as an asymptotic limit of the non-Fickean diffusion model. The structure of the strong detonation wave in the classical Chapman-Jouget theory of the combustion is also investigated. See PDF file
Omówione zostana zjawiska zachodzace w nawodnionymym gruncie pod wplywem róznych stan?w obciazenia. Przedstawione zostana równiez przyklady wyników badan doswiadczalnych w aparacie trójosiowego sciskania. See PDF file
Przedstawiona zostanie metoda eksperymentalna i przykladowe wyniki pomiarow ruchu malej grupy czastek kulistych w cieczy opadajacych pod wplywem dzialania sily ciezkosci. Wyniki eksperymentow porownane beda z wynikami teoretycznymi (dla kul opadajacych przy malych liczbach Reynoldsa) uzyskanymi w wyniku obliczen numerycznych oraz analogicznie dla przyblizenia czastek punktowych.
See PDF fileFurther improvements and developments of the electrospinning of nano-size fibers require a better understanding of the various processes at play. Numerical modeling can in this respect provide very valuable qualitative insights about the electrospinning process that would be otherwise extremely difficult to gather from experimental measurements alone. In the course of this presentation, the main principles of discrete fiber modelling will be discussed, eventually leading to an assesment of some outstanding issues hindering the implementation of numerically efficient and physically realistic models.
See PDF fileNa podstawie znanych rozwini?c asymptotycznych oraz wynikow pomiarow eksperymentalnych przedstawiono now?, la?cuchowo-ulamkow? metod? wyznaczania granic na efektywne wsp?lczynniki transportu o?rodk?w dwuskladnikowych (wsp?lczynniki przepuszczalnosci, przeewodnictwa termicznego, elektrycznego, przenikalnosci magnetycznej, dyfuzji). Podano szereg przyklad?w oblicze? numerycznych granic.
See PDF filePrzedstawiony zostanie model sieci regulatorowej sterujacej wczesna odpowiedzia immunologiczna. Matematyczna reprezentacja modelu zawiera zwyczajne rownania rozniczkowe opisujace szybkie kanaly reakcji sprzezone ze stochastycznymi przelacznikami.
See PDF filePrzedstawione beda badania przeplywu w mikrokanale, w ktorym zostal umieszczony element zaburzajacy. Omowiona bedzie struktura powstalej w takim kanale turbulencji. Zwiazane z nia silne gradienty pola predkosci moga przyczyniac sie do rozbijania kropelek w przeplywach dwufazowych (np. kropelek oleju w wodzie. Wykorzystanie tego typu kanalow umozliwia efektywne otrzymywanie emulsji. W omawianym eksperymencie wykorzystano technike mikro-PIV. Pozwala ona na pomiar pol predkosci przeplywu przez przetwarzanie mikroskopowych fotografii. Analiza otrzymanych pol predkosci daje wglad w struktury turbulencji co pozwala na lepsze zrozumienie zachodzacego w kanale procesu emulsyfikacji.
See PDF filePrzedstawione zostana wyniki analizy eksperymentalnej i numerycznej przeplywu cieczy przez mikrokanal emulsyfikatora. Czesc eksperymentalna pracy przeprowadzona zostala technika micro-PIV (micro Particle Image Velocimetry) wykorzystujac mikroskopie epifluorescencyjna w warunkach szybkiego obrazowania przeplywu. Eksperymenty porownane zostaly z wynikami symulacji numerycznych. Przeprowadzona analiza umozliwila okreslenie struktury turbulencji w mikrokanale emulsyfikatora oraz weryfikacje modeli teoretycznych opisujacych proces tworzenia emulsji, w tym rozmiar otrzymywanych kropel fazy rozproszonej.
See PDF fileRozwazymy stochastyczne efekty w procesie ekspresji genow o roznej liczbie homologicznych kopii (alleli). Wprowadzimy matematyczny opis efektow stochastycznych i pokazemy, ze zmiana w liczbie alleli ma powazne konsekwencje w autoregulacji genu.
See PDF file
Okreslanie pola temperatur w zywych tkankach ma duze znaczenie m.in. dla
planowania zabiegow hipertermicznych. Duzy wplyw na przeplyw ciepla w
takim medium ma cyrkulacja krwi. Podczas seminarium przedstawione
zostana dwie metody numerycznego rozwiazywania tego problemu -
opracowany na uniwersytecie w Utrechcie system DIVA oraz alternatywna
metoda zaproponowana przez autora. Dokonane zostanie por?wnanie
podstawowych zaloze? obu metod, ich zalet i ogranicze? a tak?e
przedstawione zostana przykladowe wyniki.
Comparison of selected models of heat transfer in perfused biological tissue
Determination of temperature fields in perfused tissues is an important
aspect of hyperthermia treatment planning. The heat transfer process is
dependent to a large degree on the blood circulation in the area of
interest. During the seminar, two numerical methods of approach to this
problem will be presented: the DIVA (DIscrete Vessel Analysis) system
developed at University of Utrecht and the alternative method developed
by the author. The basic assumptions underlying the methods will be
given, the similarities and differences will be highlighted and, finally
some limitations and results given by both methods will be compared.
Many interesting bio- and nano-engineering application require numerical modeling of micro-fluidics. However, continuum models do not take to account various relevant effects such as Brownian motion. For micro-fluidics industrial modeling molecular approach is too complex and computationally too expensive. Hence, meso-scale model is the most suitable. Presented here approach is based on Voronoi Particle Dynamics. One particle contains a cluster of atoms. The molecular information lost during the coarse graining process is compensated by stochastic dissipation term. Such model allows in a simple and computationally efficient way to simulate complex flows with immersed structures (such as polymers or DNA). See PDF
The purpose of this seminar is to present computer simulations of dilute suspensions undergoing gravity induced sedimentation. It is considered a system of non-Brownian spheres, which may differ in radius and density, sedimenting in a Newtonian fluid at low Reynolds number. Attention is focused on the description of a multiple time-stepping scheme to calculate the time evolution of particle configuration. This scheme is employed in an attempt to reduce the time spent on calculating hydrodynamic interactions, which is $O(N^2)$ in a system of N particles. Results for the hydrodynamic self-diffusion coefficients will be presented for mono and polydispersions.
Microfluidic systems offer highly controlled methods of emulsification. In contrast to the dynamics of break-up in unbounded fluids, where one typically observes two distinct regimes of break-up: dripping and jetting; microfluidic systems exhibit an additional mode of break-up which is dominated by the normaland not tangentialstresses exerted on the emerging droplets. I will describe this new mechanism in detail for two most popular microfluidic devices used for emulsification flow-focusing and T-junction geometries. I will also briefly review how this dynamics and controlled formation of bubbles and droplets can be used in construction of microfluidic systems exhibiting surprising non-linear phenomena, and in applications, including micro-mixing, formation of particles and microcapsules, and in fluidic optical systems. PDF file.
Przedstawione beda badania obloku plazmy powstajacego w procesie osadzania hydroksyapatytu impulsem laserowym. Omowiony zostanie wplyw atmosfery reaktywnej na rozlot plazmy oraz wzrost osadzanych warstw. See PDF
|
|
|
Elektroprzedzenie nanowl?kien przezywa obecnie bardzo intensywny rozw?j. Punkt ciezkosci badan przesuwa sie obecnie z okrelenia mozliwoci przedzenia wl?kien na badanie r?znych zastosowan praktycznych. Przedstawione zostana najnowsze doniesienia dotyczace procesu elektroprzedzenia. Celem spotkania jest dyskusja o nanowl?knach i elektroprzedzeniu w kontekscie nanotechnologii bedacej obecnie jednym z wiodacych kierunk?w badan. See PDF
Interferons are a family of active biochemical species, which help to ght viral infections by spreading from infected cells to uninfected cells and triggering production of e ector molecules. These latter when activated confer on cells resistance from the virus. Recently, in a series of experiments, Duca et al. (Biotechnol. Prog., 2001) observed planar cultures of hamster kidney epithelial and murine astrocytoma cells infected by a point source of virus. In this way, they were able to observe a spreading cicular wave of infection followed by a wave of dead cells. It was inconclusive whether this process involved intereferon production. As an e ort to understand Duca et al. experiments, we devised a model of viral infection and interferon production, which involves virions, uninfected, infected and resistant cells, as well as the interferon. We assumed that interferon is produced by infected cells and spread by di usion to neighboring uninfected cells, making them resistant. At the same time, the virus is spread, also by di usion and the nal outcome is the result of competition beween these two processes. We carried out a simulation study, which shows that the model qualitatively reproduces the experiments of Duca et al. To understand the process, we should nd estimates of parameters of the model, consistent with current biological knowledge. In addtion, we are planning to carry out experiments using cells with interferon production blocked, to compare their outcome to those with interferon production active. This will provide an opportunity to directly compare experiments with the model. PDF file
Przypomniana zostanie pasjonujaca historia ruchow Browna, a w szczegolnosci klopoty z ich zrozumieniem. Nastepnie przedstawione zostanie rozumowanie Einsteina prowadzace do wniosku, ze srednie przesuniecie kwadratowe jest wlasciwa charakterystyka nieregularnych, termicznych ruchow czastki zawiesiny. Podejscie Einsteina do tego zagadnienia bedzie porownane z podejsciem Smoluchowskiego.
By the way of a highly accurate three dimensional spectral solver, Direct Numerical Simulation of incompressible Navier-Stokes equations has been used to investigate instabilities properties in rotating cavities. A special effort is brought on the study of the impulse response of a rotating boundary layer. The aim is to extend recent theoretical works of Pier [J. Fluid Mech. 487, 315 (2003)] and Davies & Carpenter [J. Fluid Mech. 486, 287 (2003)] about the role played by the absolute instability in the occurence of turbulence. Thus, the identification of such a mode would open prospect in the developpement of efficient control strategy of transition. Spatio-temporal properties of convective type I (inviscid) and type II (viscous) instabilities have been studied and the results appear to be in good agreement with experimental and theoretical works carried out in collaboration with Prof. Tuliska-Sznitko at Poznan university (Serre & al. [Phys. Fluids, Vol. 16, No 3 (2004)]). Computations at high Reynolds numbers, larger than the theoretical critical Reynolds number of absolute mode are in progress. In this prospect, the spectral solution enables precise determination of the spatial and frequential characterictics of this mode.
Omowiona bedzie rozprawa doktorska Einsteina z 1905 roku, w ktorej zostaly wyprowadzone wzory dla wspolczynnika dyfuzji i efektywnej lepkosci roztworu o malej koncentracji. Korzystajac z tych wzorow i danych eksperymentalnych Einstein wyznaczyl liczbe czasteczek w jednym molu substancji. Przedstawione zostana bledy w rozprawie i ciekawa historia ich "naprawiania".
Bacteria and protozoa propel themselves in a fluid by swimming. On account of their small size the Reynolds number of the motion is small. It is of interest to investigate the efficiency of swimming in dependence on the shape of the animalcule, and to find the optimal mode of propulsion. Calculations have been performed for simple shapes on the basis of the Navier-Stokes equations for the fluid dynamics. PDF file
The motion of macromolecules in a fluid in confined geometry, such as a biological cell, is strongly influenced by the presence of the walls. Brownian motion of the particle leads to diffusion with a diffusion coefficient dependent on the position relative to the walls. The diffusion coefficient can be calculated from steady-state hydrodynamics and is independent of the compressibility of the fluid. The velocity correlation function of Brownian motion on a short time scale requires a more complicated hydrodynamic calculation. In confined geometry on a small length scale compressibility of the fluid becomes important. We find that for motion between two plane walls the velocity relaxes at long times with a negative long-time tail inversely proportional to the square of time. PDF file
Wiarygodnosc symulacji numerycznych jest okreslana w procesach weryfikacji (oceny wiargydnosci aparatu numerycznego) i walidacji (oceny wiarygodnosci fizyki modelu). W trakcie seminarium przedstawiona zostanie metoda oparta na analizie wrazliwosci rozwiazan numeryczcznych symulacji numerycznych przeplywow, ktora usprawnia proces walidacji. Celem metody jest okreslenie kluczowych parametrow modelu oraz okreslenie dokladnosci pomiarow eksperyementalnych niezbednych w procesie walidacji symylacji numerycznych. Zastosowanie metody zostanie zaprezentowane dla dwoch wzorcowych przypadkow: przeplywu w roznicowo grzanym naczyniu z poziomym gradientem temperatur oraz dla konfiguracji z pionowym gradientem temperatur. Przedstawiony zostanie proces walidacji symulacji numerycznych dla tych przykladow, w ktorm wyniki obliczen numerycznych zostana porownane z wynikami eksperymentalnymi.
W czasie mojego wystapienia zaprezentuje kilka modeli matematycznych opisujacych agregacje komorkowa w procesie Vasculogenezy (formowanie sie sieci naczyn krwionosnych) jako efekt sil mechanicznych pojawiajacych sie pomiedzy komorkami a otaczajaca je tkanka, lub jako efekt chemotaksji (uwalnianie czynnikow chemicznych). Omowie problem wybuchow i ograniczonosci rozwiazan dla modelu agregacji - uproszczonej wersji jednego z przedstawionych wczesniej modeli Vasculogenezy. Symulacje komputerowe pokaza, ze przy odpowiednich parametrach rozwiazanie modelu agregacji jest nie tylko ograniczone ale rowniez formuje sie z czasem w ksztalt cylindra co smialo mozna traktowac jako komorkowy agregat. See PDF
Hydrodynamic slip on a surface may occur at various scales for suspensions of particles in a viscous fluid. First, there is the slip of a fluid on a surface which occurs at the molecular scale. For hydrophobic surfaces, the slip length is even above the molecular scale. A technique of measurement of fluid velocity at sub-micron scale will be presented. Second, for rough surfaces a equivalent smooth surface enveloping the roughness may be defined. The fluid then appears to slip on this surface. Measurements and modelling of a slip length will be presented. Third, at the level of an ensemble of particles, the suspension appears to slip on a surface. This effect is involved in the "intrinsic convection" when in sedimentation in a vertical container. It also appears in the derivation of an effective viscosity of a suspension in the vicinity of a wall.
A mesoscopic theory for the primitive model of ionic systems is developed for arbitrary size, $\lambda=\sigma_+/\sigma_-$, and charge, $Z=e_+/|e_-|$, asymmetry. The phase diagram and correlation functions are obtained in the asymptotic regime $\lambda\to\infty$ and $Z\to\infty$, and for infinite dilution of the larger ions (volume fraction $n_p\sim 1/Z$ or less), in a mean-field approximation. We find a coexistence between a very dilute 'gas' phase and a crystalline phase in which the macroions form a bcc structure with the lattice constant $\approx 3.6\sigma_+$. Such coexistence was observed experimentally in deionized aqueous solutions of highly charged colloidal particles. PDF file.
Various new phenomena reported recently occurring in a strong magnetic field of a super-conducting magnet are treated from the point of transport phenomena. Our numerical and experimental approaches are introduced for possible industrial applications of this new field in the near future. Sample objects include magnetic enhancement of convection, magnetic suppression of convection, convection and diffusion of oxygen gas into the air, Rayleigh-Benard convection of air in a strong magnetic field, magneto-thermal wind tunnel, and water mist flow.
Podczas gdy fizyka statystyczna doskonalego gazu Bosego jest dobrze znana, to teoria gazu slabo oddzialujacego jest ciagle rozwijana. Od kilku lat w Warszawie badamy przyblizenie pol klasycznych dla takiego gazu. Opisze to przyblizenie i przedstawie jego proste zastosowania.
CDMM2005
We consider three dimensional Turing patterns and their isoconcentration
surfaces corresponding to the equilibrium concentration of the reaction
kinetics. We call these surfaces equilibrium concentration surfaces (EC
surfaces). They are the interfaces between the regions of `high'' and `low''
concentrations in Turing patterns and thus they can be used to capture key
features of the pattern. EC surfaces have been investigated numerically
before. Remarkably, they are often very well approximated by certain minimal
surfaces, namely besides planes also certain periodic minimal surfaces
occur, such as Schwarz' P-surface and Scherk's first surface.
We give alternate characterizations of EC surfaces by means of two
variational principles, one of them being that they are optimal for
diffusive transport. ?Several examples of EC surfaces are considered. We
anticipate that our results can also be useful for the study of three
dimensional biological structures, for example biological membranes, or
skeletal patterns in Echinoidea, where periodic surfaces resembling for
instance Schwarz' P-surface ?have been reported.
PDF file.
Parts of this talk are based on joint work with M. Alber (Notre Dame),
H.G.E. Hentschel (Emory) and B. Kazmierczak (IFTR, Warsaw).
Przedstawione zostana przyklady interesujacych zachowan deformowalnych kropli w przeplywach zewnetrznych. Pokazemy, ze w przeplywach z niezerowa skladowa rotacyjna krople o duzej lepkosci moga gwaltownie przechodzic pomiedzy roznymi stanami stacjonarnymi. Krople takie podlegaja naglym oscylacjom gdy kierunek przeplywu zostaje quasi-statycznie odwrocony. Opiszemy takze zachowanie sie kropli w poblizu krytycznej wartosci sily przeplywu, dla ktorej stacjonarny stan kropli przestaje istniec. Wykazemy, ze powyzsze zjawiska zwiazane sa z istnieniem kilku roznych skal czasowych opisujacych ewolucje kropli, oraz ze szczegolna rola jaka odgrywa symetria rownan Stokesa wzgledem odwrocenia kierunku przeplywu.
ABIOMED & ERCOFTAC Advanced Course and Workshop
An overview of currently used Particle Image Velocimetry (PIV) techniques will be given with a number of applications where PIV is suitable. The examples are chosen from aerodynamics, hydrodynamic, biofluids, ship research, process engineering and industrial research. A wide range of possible PIV setups will be explained like Stereoscopic-, Micro-, Large Scale-, Underwater-, Dual Plane-, HiSpeed- , Photogrammetric- and Holographic-PIV. The importance of these techniques for fluid mechanic research will be discussed during the presentation
Zostanie pokazane (w oparciu o rozwazania analityczne i numeryczne), ze w przypadku autoaktywacji ilosc kopii genu silnie wplywa na charakter autoregulacji. Biologiczne konsekwencje tego faktu sa tematem dyskusji.
Przedstawiona zostanie procedura obliczania oraz wyniki liczbowe dla wspolczynnikow translacyjnej i rotacyjnej samodyfuzji, sedymentacji i lepkosci efektywnej niezbyt gestych zawiesin twardych kul. W szczegolnosci przedyskutowany bedzie wplyw oddzialywan hydrodynamicznych miedzy bliskimi kulami, takze w przypadku kontaktu ich powierzchni.
The flow characteristics of a network of parallel microchannels (hydraulic diameter: 110 um) were investigated both experimentally and numerically in the present work. The cross-section of the micro-channels was triangular for further application to micro heat pipes. Measurements of the pressure drop across the microchannels network showed a dramatic increase of the pressure losses and a departure from the law of fully developed flow as soon as the Reynolds number of the flow exceeded about 10. Numerical computations of the flow were performed by using the classical laws of hydrodynamics in order to explain this surprizing result. They showed a good agreement with the experimental results, which suggests that there are no size effects at the length scale used in the experiments. Moreover, the mechanisms responsible of the large pressure drop in the high-range of Reynolds number are identified by the numerical analysis. They correspond to extra head losses due to separation in several parts of the test cell.
W referacie przedstawiona jest dynamika proces?w zachodzcych w trakcie zderzenia banki z powierzchnia swobodna (granica miedzyfazowa ciecz/gaz) oraz granica miedzyfazowa ciecz/cialo stale, a takze wplyw substancji powierzchniowo aktywnych na predkosci lokalne i graniczne, deformacje ksztaltu baniek i powstawanie kontaktu tr?jfazowego ciecz/gaz/cialo stale. PDF file.
W referacie zostana przedstawione wyniki numerycznych symulacji procesow zachodzacych w emulsjach zlozonych z oleju i wody. Pokazane zostana modele cieczy i oddzialywan pomiedzy nimi oraz zostanie przeprowadzona dyskusja nad warunkami do powstawania nanostruktur tworzonych na bazie takich emulsji.
Mala ilosc molekul (DNA, mRNA i bialek) powoduje, ze reakcje biochemiczne w komorce maja nature stochastyczna. W referacie zamierzam zaprezentowac matematyczne modelowanie stochastycznej ekspresji genow (czyli produkcji bialek poprzez mRNA na podstawie matrycy DNA).
Symulacje numeryczne "rzeczywistych problemow" w mechanice plynow wymagaja bardzo duzych mocy obliczeniowych, niemozliwych do uzyskania bez masowego wykorzystania rozproszonej architektury, wielowatkowosci i zrownoleglenia procesow. Spowodowalo to gwaltowny rozwoj klastrow obliczeniowych, tzn zespolow komputerow zarzadzanych systemem automatycznego rozdzialu i optymlizacji procesow. Jednym z takich systemow jest Mosix opracowany w Hebrew University, oparty na funkcji kosztu i zaczerpnietego z bussinesu algorytmu konkurencyjnosci. Zostanie zaprezentowana idea takiego systemu, jego praktyczna realizacja w postaci ostatnio uruchomionego klastra obliczeniowego, oraz perspektywy wykorzystania nowego "superkomputera" do obliczen prowadzonych w ZMiFP.
Z zalozenia plazmowy silnik Halla jest urzadzeniem pracy ciaglej. Zaobserwowano jednak, ze podczas jego dzialania generowane sa oscylacje o charakterze niestacjonarnym lub nawet intermitentnym. Do badania tego typu procesow wykorzystywana jest od pewnego czasu metoda rozkladu na mody empiryczne (Empirical Decomposition Method - Huang 1998). Po prezentacji samej metody zostana przedstawione wyniki jej zastosowania do analizy sygnalow pochodzacych z plazmy rejestrownych za pomoca miniaturowych anten umieszczonych w plaszczyznie wyjsciowej silnika. Zaproponowana zostanie interpretacja uzyskanych wynikow.
W referacie pokazuje sie mozliwosci zastosowania techniki DPIV w badaniach zachowania sie ziarna w czasie plyniecia przez silos.
|
|
|
|
|
|
Referat bedzie dotyczyl falowej propagacji ciepla w nadcieklym helu w obecnosci kwantowej turbulencji. W szczegolnosci krotko zostana scharakteryzowane prace prof. Fiszdona dotyczace tej tematyki.
Modelowanie rozpuszczania szczelin skalnych przez wody podziemne jest
stosunkowo zlozone, wymaga bowiem analizy
a) zagadnienia hydrodynamicznego - ruchu cieczy w
skomplikowanej geometrii szczeliny,
b) transportu substratow i produktow reakcji chemicznych
prowadzacych do rozpuszczania skaly,
c) ewolucji ksztaltu szczeliny w czasie.
Na seminarium przedstawie model numeryczny ww. procesow oraz porownam
uzyskane wyniki z danymi doswiadczalnymi.
Silniki jonowe typu Halla wykorzystuja zjawisko przyspieszania jon?w w skrzyzowanych polach elektrycznym i magnetycznym. O ile idea jest bardzo prosta to jednakze wiele istotnych problem?w dotyczacych fizyki i matematycznego opisu plazmy w takich silnikach pozostaja ciagle otwarte.
Fluktuacje parametru uporzadkowania zwiazanego z nadciekloscia 4He powoduja powstanie dlugozasiegowej efektywnej sily Casimira pomiedzy powierzchniami warstwy zwilzajacej mieszaniny, ktora wplywa na jej grubosc. Teoria przewiduje, ze sila ta posiada uniwersalne wlasnosci. Jej istnienie i bogate zachowanie w funkcji temperatury bylo badane eksperymentalnie. Przedstawiona praca ma na celu probe wyjasnienia zmierzonych cech sily w oparciu o modelowy uklad.
Production and stability of emulsions containing nanoparticles and their
use for new materials
Przedstawiony b?dzie model sk?ry kr?gowc?w we wczesnym stadium rozwoju zaproponowany przez Cruywagena i Murraya (1992) w celu zrozumienia powstawania wzorc?w na niej. W tym modelu sk?ra sk?ada si? z dw?ch typ?w tkanki: nask?rka i sk?ry w?a?ciwej rozdzielonych cienk? warstw? podstawow?. Kom?rki nask?rka s? ciasno upakowane i przymocowane do warstwy podstawowej, i wobec tego nask?rek traktowany jest jako o?rodek lepko-spr??ysty. Kom?rki sk?ry w?a?ciwej poruszaj? si? swobodnie w o?rodku pozakom?rkowym pod wp?ywem dyfuzji, chemotaksji i mitozy. Oddzia?ywania mi?dzy tymi warstwami zachodz? dzi?ki morfogenom wydzielanym przez ka?d? z nich, a wi?c maj? charakter chemiczny. Wobec tego ca?y model jest typu mechanochemicznego. Dla tego modelu przedstawione b?d? wyniki dotycz?ce zagadnienia fal biegn?cych uzyskane zar?wno przez innych autor?w jak i te, kt?re uzyska? referuj?cy wsp?lnie z B. Ka?mierczakiem. Om?wione b?dzie zagadnienie pr?dko?ci minimalnej fali, maj?ce podstawowe znaczenie biologiczne.
W wystšpieniu przedstawiona zostanie metoda umożliwiajšca rekonstrukcję geometrii złożonych obiektów trójwymiarowych na podstawie kilku zdjęć rentgenowskich oraz statystycznej wiedzy o ich kształcie, zgromadzonej w bazie danych. Baza danych zawiera zestaw modów empirycznych obiektów oraz zwišzanych z nimi obrazów DRR (Digitaly Reconstructed Radiographs). Mody empiryczne zawierajš informację o cechach geometrycznych odchyleniach poszczególnych obiektów od obiektu redniego. Mody oraz obiekt redni otrzymywane sš w procesie analizy składowych głównych (PCA-POD). Danymi wejciowych sš współrzędne węzłów objętociowej siatki elementów skończonych pewnej grupy obiektów. Dla uzyskania jednakowego rozmieszczenia węzłów siatki MES wewnštrz różnych obiektów wykorzystuje się rejestrację przepływowš, opartš o model płynu lepkiego. Poprzez manipulację wartociami współczynników poszczególnych modów, otrzymywane sš różne deformacje kształtu redniego. Minimalizujšc błšd redniokwadratowy między obrazem RTG obiektu poszukiwanego a obrazem DRR obiektu zrekonstruowanego, poszukuje się optymalnych wartoci współczynników. Prezentowana metoda zostanie omówiona w oparciu o przykład rekonstrukcji geometrii kręgu lędwiowego.
aboratory experiments designed to shed light on fluid flow through collapsible tubes, a problem with several physiological applications, invariably give rise to a wide variety of self-excited oscillations. The object of modelling is to provide scientific understanding of the complex dynamical system in question. This lecture outlines some of the models that have been developed to describe the standard experiment, of flow along a finite length of elastic tube mounted at its ends on rigid tubes and contained in a chamber whose pressure can be independently varied. Lumped and one-dimensional models have been developed for the study of steady flow and its instability, and a variety of oscillation types are indeed predicted. However, such models cannot be rationally derived from the full governing equations, relying as they do on several crude, ad hoc assumptions such as that concerning the energy loss associated with flow separation at the time-dependent constriction during large-amplitude oscillations. A complete scientific description can be given, however, for a related two-dimensional configuration, of flow in a parallel-sided channel with a segment of one wall replaced by a membrane under longitudinal tension T. The flow and membrane displacement have been calculated successively by lubrication theory, Stokes-flow computation, steady Navier-Stokes computation and unsteady Navier-Stokes computation. For a given Reynolds number, Re, steady flow becomes unstable when T falls below a critical value (equivalently, when Re exceeds a critical value for fixed T), and the consequent oscillations reveal at least one period-doubling bifurcation as T is further reduced. The effect of wall inertia has also been investigated: it is negligible if the flowing fluid is water, but leads to an independent, high frequency flutter when it is air. Most recently, rational asymptotic models have been developed for the 2-D problem, and considerable progress has been made towards full 3-D computations.
3. The Cardiac Contraction Phenomena
Muscle contraction is produced by the sliding of the actin filaments over
the myosin filaments due to the work generated by acto-myosin crossbridges
(Xbs) in the sarcomere. Understanding the cardiac muscle contraction
phenomena depends on having a reasonable description of the intracellular
relationship between calcium binding to the cellular 'troponin complex, and
the actin-myosin Xb cycling kinetics. A novel model utilizing four
physiological / energetic states of the Xbs in the beating heart cycle
allows to analyze, describe and understand the contraction phenomena,
wherein energy is consumed to generate power with the ability to respond to
internal, pathologically dictated , and external, environmentally dictated
loads.
4. Molecular Motors and Nano Technology
Nanotechnology, and specifically Nanomedicine, is the study of physiology,
pharmacy and biosensors at the cellular level, all aimed at manipulating and
affecting natural cellular and intracellular phenomena in order to achieve
unique useful therapeutic devices. Specific goals are: 1) Maintain and
improve human health on the molecular scale by targeted medical procedures,
2) Identify and define diseases by genomic analysis, 3) Improve diagnosis
and therapy, including aging, 4) Discover new drugs.. To achieve these goals
we must understand the nature of the nano-scale and pico-second
intracellular phenomena and develop some unique capabilities to manipulate
this molecular world with precision. This involves the ability to construct
objects with 3D positional control of molecular structures, manipulate atoms
with atomic scale control, avoid harmful mistakes in pico-second
constructions, identify and continuously correct unavoidable errors...
(see more on ABIOMED webpage)
The study of time-dependent flow in complex three-dimensional geometry, even when the tubes are taken to be rigid and the fluid Newtonian, is much more difficult. Realistic simulation requires the computational solution of the full Navier-Stokes equations, in a geometry obtained from a particular subject by means of magnetic resonance imaging (say), using input flow or pressure data that are also obtained by non-invasive imaging. The combined computational procedure has not yet been developed to the point at which one can have confidence in its accuracy, but it soon will be. However, this is not mathematical modelling and does not clearly lead to new fluid dynamical understanding. For that one must go to idealised models such as uniform curved or helical tubes, or non-uniform two-dimensional channels, or small isolated three-dimensional protuberances on a smooth wall. Such problems lead to interesting fluid dynamics, but it is not clear how relevant they are to biomedical practice. To show that mathematical modelling is not dead, the talk will conclude with a brief description of a recent model by S L Waters of the new process of transmyocardial laser revascularisation, developed to restore oxygen supply to heart muscle cut off by an infarct, for example. (see more on ABIOMED webpage)
|
| 
|
1. Characterization of the Cardiac System & Cardiac Research
2. Integrated Modeling of the Cardiac System
The Seminar series introduce the cardiac system and brings out our
experiences in studying and analyzing this highly complicated system from
different points of view , attempting to relate and quantify the effects of
the major interacting parameters on the cardiac function. The cardiac system
represents an array of interacting phenomena, from diffusion, active ionic
transport, membrane channels and receptors, cellular metabolism, energy
consumption and power generation production, electrical excitation, fiber
mechanics, microcirculation , imaging & 3D shape reconstruction ,ventricular
mechanics, circulation, metabolism, coronary flow and, not least important,
pathological factors affecting the cardiac function. Understanding this
multi-parameter, multi-levelled, complex system, denoted as the Cardionome,
or Cardiome, requires studying the interactions between the various
parameters by utilizing integrated models and experimental verifications.
Surowe wlokna politereftalanu etylenowego (PET), otrzymano w procesie przedzenia ze stopu z zastosowaniem dodatkowej komory grzejnej, z roznymi predkosciami odbioru. Okreslono doswiadczalnie ich stopien krystalicznosci, dwojlomnosc optyczna, orientacje krystaliczna i amorficzna. Badania dynamiki procesu formowania wlokien PET przeprowadzono metoda modelowania komputerowego.
1. Problem oplywu kuli. 2. Rownanie Lagerstroma: a) przypadek regularny (obszar ograniczony), b) przypadek osobliwy (obszar nieograniczony). 3. Ciagi i rozwiniecia asymptotyczne. 4. Przyblizenie Stokesa. 5. Przyblizenie Oseena. 6. Zasady kojarzenia rozwiazan. 7. Scisla teoria rownania Lagerstroma.
Przedmiotem zainteresowania eksperymentatorow sa obecnie quasi-dwuwymiarowe uklady czastek sferycznych zanurzonych w cieczy Stokesa i stykajacych sie z plaska powierzchnia swobodna. Na seminarium omowiona zostanie metoda teoretyczna wyznaczenia ruchu takich czastek pod wplywem zewnetrznych sil i momentow sil. Podane beda wyniki liczbowe dla duzych odleglosci miedzyczasteczkowych.
W wystapieniu zostanie opisany proces emulsyfikacji i model oddzialywan miedzy molekulami cieczy bioracych w nim udzial. Przedstawione zostana wyniki doswiadczen numerycznych metoda dynamiki molekularnej i okreslenie zaleznosci miedzy typem potencjalu oddzialywan miedzyczasteczkowych a zachowaniem symulowanej cieczy.
Efektywne wspolczynniki transportu osrodkow niejednorodnych takie jak przewodnictwa elektryczne, termiczne, stala dielektryczna, przenikalnosc magnetyczna i wspolczynniki dyfuzji sa funkcjami Stieltjesa. Wychodzac z rozwiniec potegowych funkcji Stieltjesa okreslonych w punktach rzeczywistych i nieskonczonosci wyznaczymy nowe ograniczenia na efektywne wspolczynniki transportu osrodkow niejednorodnych lepsze od dotychczas istniejacych. Do tego celu zastosujemy ulamki lancuchowe.
NF-kappaB jest bialkiem regulatorowym (czynnikiem transcrypcyjnym) istotnym dla odpowiedzi immunologicznych organizmu. Skonstrulowany model pozwala na analize sieci regulatorowej NF-kappaB na poziomie jednej komorki. Uklad rownan opisuje tworzenie sie kompleksow bialek, transport bialek pomiedzy jadrem a cytoplasma, transkrypcje RNA i synteze bialek.
A new promising numerical approach: mesh-free diffuse approximation method will be presented in application to the laminar,incompressible viscous flows. The accuracy of the method will be shown through direct comparison of well-known numerical benchmark solutions coming from different methodologies. Solution of three numerical benchmarks will be presented (moving lid driven cavity,natural convection in the differentially heated cavity, natural convection of water in the differentially heated cavity). The performance of the method will be discussed basis of those results.
Plazmowy nap?d reaktywny staje si? obecnie szczeg?lnie atrakcyjnym narz?dziem pozwalaj?cym na dokonanie manewru zmiany orientacji satelity na orbicie, korekty orbity czy te? zmiany orbity na du?ych wysoko?ciach ponad atmosfer?. Zapewnia on np. osi?ganie pr?dko?ci plazmy na wylocie dyszy np. oko?o 20 km/s przy napi?ciach przy?pieszaj?cych oko?o 300V, w przypadku u?ycia ksenonu jako gazu roboczego. Tym samym zu?ycie masy "paliwa" na jednostk? czasu przy tej samej sile ci?gu jest znacznie ni?sze ni? w przypadku nap?du chemicznego. Jednak?e wci?? jeszcze nie osi?gni?to optymalnych rozwi?za? w przypadku silnik?w o wi?kszych i ?rednich mocach zapewniaj?cych si?? ci?gu 50mN. Cechuje je niestabilno?? pracy (spontaniczne wzbudzenie drga? wy?adowania elektrycznego) i towarzysz?ca jej silna erozja ?cianek komory silnika, co ogranicza potencjalne zalety tego nap?du. Przedstawiona zostanie analiza stabilno?ci wy?adowania elektrycznego w komorze silnika i dokonana klasyfikacja obserwowanych oscylacji parametr?w plazmy.
Zaproponowano prosty model doprowadzania energii w procesie zderzania si? moleku? gazu. Obliczenia, wykonane metod? Bezporedniej Symulacji Monte Carlo wskazuj?, ?e model ten pozwala symulowa? fal? detonacyjn? z jej najbardziej charakterystycznymi cechami. Bardzo istotn? zalet? zaproponowanej metody liczenia jest mo?liwo? prostego i wzgl?dnie dok?adnego uwzgl?dniania wp?ywu scianek na zjawisko detonacji.
W referacie zostanie przedstawiona analiza w?a?ciwo?ci ob?oku plazmowego powstaj?cego w trakcie spawania laserowego. Analiza ta w g??wnej mierze oparta b?dzie o wyniki oblicze? promieniowania plazmy. Wyniki umo?liwiaj? interpretacj? kolorowych zdj?? plazmy uzyskanych za pomoc? szybkiej kamery i w po??czeniu z pomiarami spektroskopowymi pozwalaj? na okre?lenie sk?adu i dynamiki ob?oku plazmowego w trakcie spawania laserowego. Analizie zostanie poddany ob?ok plazmowy z?o?ony z mieszaniny par zelaza i gazu oslonowego - argonu.
It has been recognized since the pioneering experiments of Reynolds in 1883 that surface roughness plays a significant role in the dynamics of shear layers. This is a classical problem in fluid dynamics but, nevertheless, its resolution is still lacking. The recent progress in the analysis of the effects of surface roughness will be discussed.
Przedstawiona zostanie metoda "electrospinningu" dla wytwarzania nanowlokien o srednicach rzedu kilkudziesieciu nanometrow z polimerow syntetycznych i naturalnych oraz ich zastosowanie. Zaprezentowane zostanie oryginalne stanowisko badawcze oraz wyniki electrospinningu dla wybranych polimerow. Przedstawiony zostanie rowniez przeglad literatury na temat badan nanowlokien otrzymywanych w wyniku electrospinningu oraz metod modyfikacji ich wlasciwosci.
Wyklad ten bedzie scisle powiazany tematycznie z wykladem pt: "Fizyczne i biologiczne aspekty modelowania urazow mozgu", ktory prof. zamierza wyglosic w Katedrze Metod Matematycznych Fizyki UW, Hoza 64, najprawdopobniej w czwartek 20.11.2003.
Procesy zachodzace w chmurach w malych skalach (rzedu centymetrow i nizej) sa istotnym elementem ksztaltujacym pogode i klimat Ziemi. Ze wzgledu na zlozonosc tych procesow i trudnosci z pomiarami, wiedza na ich temat jest wciaz niewystarczajaca dla wyjasnienia obserwowanych zjawisk, jak np. formowanie sie kropel deszczowych w dodatnich temperaturach. Obecnie prowadzone sa intensywne badania majace na celu dostarczenie nowych danych na temat struktury i dynamiki chmur w malych skalach.Niniejszy referat bedzie dotyczyl proby wykorzystania technik PIV do laboratoryjnych pomiarow predkosci kropelek chmurowych.
Rozpatrywane beda wielocialowe oddzialywania hydrodynamiczne w cieczy lepkiej niescisliwej w warunkach malych liczb Reynoldsa. Analizowany bedzie wplyw konwekcyjnej inercji cieczy na sily hydrodynamiczne oraz na pole predkosci cieczy, ksztaltujace sie w wyniku oddzialywan hydrodynamicznych miedzy sztywnymi kulami. Dyskutowane beda warunki, w ktorych slabe efekty inercyjne prowadza do wystapienia jakosciowych roznic miedzy wielocialowymi oddzialywaniami oseenowskimi i stokesowskimi.
Abstract of four invited lectures
For a small particle in a fluid flow, the Reynolds number is low and
viscous effects are dominant. But at second order in the Reynolds
number, small fluid inertial effects appear which make e.g. the
particle migrate across streamlines. Such effects first demonstrated
experimentally by Segr? and Silberberg have been the incentive
for numerous calculations thereafter. These effects are
important e.g. for separation techniques used in analytical chemistry
("Field Flow Fractionation", "SPLITT" cell). The presentation will
focus on the resolution of regular and singular perturbation problems
for the flow around a sphere at low Reynolds number. It will start
from Oseen's solution revisited by Rubinow & Keller and Saffman
solution for the lift force on a sphere in a shear
flow. Walls effects combined with fluid inertial effects will be
presented, both for regular perturbation problems and singular ones.
In the latter part of the 20th century, there has been a massive influx of population to urban areas, and currently in the US about 70% of the population occupies less than 2% of the landmass. Most of these urban areas, especially those in the southwestern US, are associated with complex terrain, the air flow in which is characterized by the synoptic winds perturbed by the terrain, local meso-scale thermal circulation (slope and valley winds), flow past small-scale features such as building clusters, and complex interactions thereof. The dispersion and advection of contaminates released within air basins, transported from elsewhere and formed due to chemical reactions are also of great interest in dealing with issues such as the quality of life of urban population. In this presentation, an overview of the results of an on-going program designed to study flow, turbulence and contaminant transport in complex terrain cities will be given. Theoretical concepts, laboratory experiments, field observations and numerical simulations underpinning this program will be presented, and integration of results from cross-cutting areas of research to understand and predict urban air quality will be discussed.
What is Eulerian? What is Lagrangian? Why would one want to combine the two? The resulting equations which govern the motion of fluids, free surfaces and rigid bodies.
While the average velocity of a suspension of spheres sedimenting in a viscous fluid can be successfully predicted theoretically, the problem of velocity fluctuations is still unresolved. We examined by laboratory experiments how the sedimentation front spreads and how this affects the velocity fluctuations. Experiments were undertaken at very low Reynolds number Re below 10^-4 and volume fraction around 0.3 %. Two types of experimental measurements were performed. The spreading of the sedimentation front was measured using the attenuation of light through the suspension. The particle velocities were measured using particle image velocimetry (PIV).
First of 6 lectures given on 28.05 (r. 100), 29.05, 2.06, 9.06, 16.06 and
23.06 (11:00, r. 108). Summary:
Orientational Brownian motion plays a significant role in the dynamics of
colloid suspensions and a dominant role in the case of ferrofluids and
liquid crystals. The microscopic dynamics of such systems on the time-scale
of Brownian motion is described by a Smoluchowski equation for the many-body
distribution function. At this level, hydrodynamic interactions and
dipole-dipole interactions play a role as well as external electric,
magnetic and shear fields. Both tracer and collective rotational diffusion
lead to important experimental observations on these systems. Depolarized
light scattering, the relaxation of polarization and of the Kerr effect
order parameter are macroscopic manifestations of this microscopic dynamics.
The linear and non-linear response of such systems to oscillating external
fields will be discussed on the basis of the Smoluchowski dynamics and
compared with macroscopic effective field descriptions.
Various methods to evaluate the low Reynolds number hydrodynamic interactions will be discussed. Recent achievements on the subject will be presented.
Thermocapillary (Marangoni) convection is the fluid motion that is caused by a temperature gradient along a free surface. In pure liquids the surface tension typically decreases with increasing temperature, and the free surface is thus pulled towards cold regions. This is a common source of convection in processes such as crystal growth and welding. In some applications it is important to maintain a steady time independent flow, and thus to suppress instabilities leading to oscillatory or chaotic flow. In this talk I will review some typical thermocapillary instabilities related to crystal growth processes. I will also describe our recent efforts to introduce a feedback control to stabilize the flow.
The relaxation of thermal fluctuations in the relative concentration, i.e. composition of two labelled components in a many-component mixture of colloidal particles is commonly referred to as the interdiffusion or exchange diffusion process. We will explore interdiffusion in mixtures of colloidal spheres. Explicit analytic results are obtained and discussed for the interdiffusion coefficient of semi-dilute binary hard-sphere systems, with and without hydrodynamic interactions included, in comparison with results from mode-mode coupling theory calculations. The question will be addressed whether the interdiffusion coefficient can be expressed solely in terms of the self-diffusion coefficients of the individual components.
One of 4 lectures given on 9.04, 14.04 (11:00, r. 104), 23.04, and 28.04.2003 (11:00, r. 104). They cover following subjects: Introduction to solidification, Meshless methods for heat transfer and fluid flow, Numerical modelling, experiments and optimisation of continuous casting of steel, numerical modelling, experiments and optimisation of D.C.casting of aluminium alloys. Lecture notes
The sedimentation of a monodisperse non-Brownian suspension of hard spheres is considered. In 1985 Caflish & Luke pointed out that due to the long range character of hydrodynamic interactions, the fluctuations in velocity about the mean value should diverge in the sense that they grow without bound as the linear macroscopic size of the container is increased. On the other hand recent experiments show no such behavior. Contrary, the variance of the sedimentation velocity seems to be universal, independent of container size. I will concentrate mainly on doscussing the above problem, showing the results of some experiments and numerical simulations, as well as presenting theoretical ideas trying to explain this intriguing behavior.
First of 4 lectures given on 9.04, 14.04 (11:00 room 108), 23.04, and 28.04.2003 (11:00 r. 108). They cover following subjects: Introduction to solidification, Meshless methods for heat transfer and fluid flow, Numerical modelling, experiments and optimisation of continuous casting of steel, Numerical modelling, experiments and optimisation of D.C.casting of aluminium alloys. Lecture notes
Obecnie jest jasne, ze dla opisu plynow van der Waalsa rownania Naviera-Stokesa nie sa wystarczajace. Juz na poczatku ubieglego wieku ich modyfikacje zaproponowal Korteweg, niestety jego propozycje zawieraly pewne bledy, ktore zostaly poprawione w ramach termodynamiki kontynualnej w latach 80-tych ubieglego wieku. Na seminarium pokrotce zostana przypomniane rownania Kortewega w ich obecnej postaci, a potem zostanie przedstawione ich wyprowadzenie z teorii kinetycznej. Bedzie tez przedstawiona uproszczona wersja tych rownan odpowiadajaca tzw. dyskretnej teorii kinetycznej.
Dispersion colloids consist of submicron-sized solid particles dispersed in a low-molecular solvent. Typical examples of dispersion colloids are aqueous solutions of proteins or viruses (bio-polymers), and dispersions of synthetic latex particles. The Brownian stochastic dynamics of the colloidal particles is determined not only by direct inter-particle interactions like electrostatic and van der Waals forces. It depends also crucially on indirect hydrodynamic interactions (HI), mediated by the intervening solvent flow. Using analytic theory and computer simulations of model dispersions of charged, neutral and magnetic particles, we show that HI give rise to interesting and, quite often, surprising effects on various diffusional and viscoelastic properties.
Wyklad bedzie poswiecony kwestii definicji slabych rozwiazan (z falami uderzeniowymi) rownan plynowych osrodka rozrzedzonego. W szczegolnosci jako przyklad rozpatrzymy plazme w silniku jonowym typu Halla. Omowiony zostanie problem istnienia rozwiazan oraz przyklady rozwiazan numerycznych.
Przedmiot referowanej pracy stanowi badanie struktury fali uderzeniowej w gazie gestym, w ktorym odleglosci miedzy molekulami sa takie, ze kazda molekula znajduje sie w nieustannym kontakcie z sasiadami (poprzez potencjal oddzialywan typu Lennarda - Jonesa). Dla takiego gazu nie da sie wprowadzic pojecia drogi swobodnej. Gazem gestym w tym sensie moze byc gaz w okolicy punktu krytycznego lub, jeszcze dalej, w okolicy punktu potrojnego. Niniejszy referat stanowi kontynuacje referatu wygloszonego we wrzesniu ub. roku. Przedstawione zostana wyniki dla fal uderzeniowych w argonie, uzyskane numerycznie metodami dynamiki molekularnej. Obliczenia wykonano dla trzech gestosci poczatkowych, z ktorych najwyzsza nie przekracza gestosci w punkcie potrojnym. Uzyskane wyniki porownano miedzy soba, oraz z numerycznymi i eksperymentalnymi wynikami dla gazu rzadkiego.
W referacie zostana omowione dwa modele numeryczne dotyczace turbulentnego procesu mieszania cieczy oraz turbulentnego procesu dyspersji gazu w cieczy w mieszalniku dynamicznym z dwiema turbinami Rushton'a. Uzyskane wyniki symulacji zostana porownane z wynikami literaturowymi.
A new concept to fold nucleic acids into short loops is presented. It is based on the assumption that single stranded chains behave as thin elastic rods. Model structures derived from this theoritical approach are shown to be in very good agreement with published solution DNA and RNA tri- and tetra-loops.
Kolaps pecherza gazowego w cieczy, znany jako kawitacja, generuje fotony. Wytwarzana energia byc moze pozwala nawet na fuzje jadrowa. Temat rzeka ... Celem drugiej czesci seminarium jest przedstawienie analiz sygnalow optycznych rejestrowanych w badaniach sonoluminescencji.
Metody biometryczne byly dotychczas stosowane do celow uwierzytelnienia (odciski palcow, siatkowka oka, glos). W naszej pracy proponujemy wykorzystanie tych metod do generowania ciagow losowych. Metoda ta moze byc szczegolnie uzyteczna do otrzymywania tzw. ziaren dla generatorow pseudolosowych oraz do generowania kluczy sesyjnych. Proponowany model jest bardzo prosty i bazuje na obserwacji, ze dla typowych pomiarow danych biologicznych najmniej znaczace cyfry fluktuuja losowo. W prezentowanej pracy, do ilustracji naszej metody wykorzystano: dane neurofizjologiczne mierzone w komorkach neuronowych, wyniki pomiarow przewodnictwa skory (GSR data) oraz w celach porownawczych wyniki symulacji numerycznych procesu Ornsteina-Uhlenbecka. Do weryfikacji losowosci zastosowano testy rekomendowane przez National Institute of Standards and Technology dla generatorow fizycznych stosowanych w modulach kryptograficznych, restrykcyjny test Maurera proponowany w dokumentach Unii Europejskiej oraz test zlozonosci Lempela-Ziva estymujacy entropie zrodla. Weryfikacja ciagow generowanych nasza metoda potwierdza, ze ciagi te posiadaja bardzo dobre wlasnosci losowosci.
Przedstawiono nowa metode wyznaczania efektywnych wspolczynnikow materialowych dla osrodkow dwufazowych opisywanych rownaniami Laplace'a, miedzy innymi wspolczynnikow przewodnictwa termicznego, elektrycznego a takze wspolczynnikow filtracji i dyfuzji.
The dynamic behavior of the vortex structures occurring in a cavity in interaction with a boundary layer controls the flow confinement inside the cavity. The vortex structures present small scales as well as large scales related to the cavity geometry. Theses eddies are usually non-stationary. One of main applications of this study concerns the pollutant dispersion within an urban street canyon when ambient winds aloft are perpendicular to the street. Experimental and numerical characterizations of the vortex structures are developed at moderate Reynolds numbers.
W referacie zasygnalizowane zostana problemy zwiazane z modelowaniem smarowania w procesach przerobki plastycznej, glownie w tloczeniu blach. W przypadku smarowania hydrodynamicznego powszechnie stosowane jest usrednione rownanie Reynoldsa. Zjawiska i efekty towarzyszace przejsciu od pelnego smarowania hydrodynamicznego do smarowania mieszanego, wlasnosci warstwy smarnej o grubosci bliskiej zeru, a takze mechanizmy przerwania warstwy smarnej sa ciagle otwartym tematem badawczym, przynajmniej w kontekscie procesow przerobki plastycznej, gdzie przeplyw smaru jest silnie sprzezony z plastycznymi deformacjami nierownosci powierzchni kontaktu i niejednorodnym rozkladem temperatury w strefie kontaktu. W referacie przedstawione zostana wyniki naszych dotychczasowych prac w zakresie modelowania zjawisk kontaktowych oraz wstepne proby modelowania procesu smarowania. Czesc dotyczaca smarowania bedzie w duzej mierze zawierala pytania i otwarte problemy badawcze przedstawione z punktu widzenia osoby zajmujacej sie mechanika ciala stalego.
W oparciu o uporzadkowane struktury tworzone w ukladach blokowych kopolimerow mozna tworzyc krysztaly fotonowe - struktury z periodyczna modulacja stalej dielektrycznej. W takim ukladzie fala elektromagnetyczna o odpowiedniej energii nie propaguje sie - powstaja pasma wzbronione dla propagacji fotonow analogicznie do pasm elektronowych jakie wystepuja w normalnych krysztalach dla propagacji elektronow. Na seminarium pokaze zwiazki miedzy strukturami tworzonymi przez blokowe kopolimery a szerokoscia i liczba pasm wzbronionych odpowiadajacych tym strukturom. Zostana rozwazone trojwymiarowe struktury kubiczne wielociagle i warstwowe. Najszersze pasma wzbronione otrzymuje sie dla struktur dwu i trojciaglych typu D (symetria Pn3m) oraz G(symetria Ia3d) a najwiecej pasm dla struktur kulkowych o symetrii D (struktura diamentu zlozona z dwoch sieci fcc). See PDF file
Kolaps pecherza gazowego w cieczy, znany jako kawitacja,
generuje fotony. Wytwarzana energia byc moze pozwala nawet na fuzje
jadrowa. Temat rzeka ...
Celem seminarium jest prezentacja mechanizm?w odpowiadajacych za zjawisko,
om?wienie teorii go opisujacych oraz przedstawienie dalszych dr?g badania
zjawiska sonoluminescencji ze szczeg?lnym uwzglednieniem dynamiki proces?w
optycznych.
PDF file.
Przedmiotem analizy jest rozk?ad temperatury wzd?u? linii ?rodkowej d?ugiego pr?ta zarejestrowany kamer? termowizyjn?. Badania eksperymentalne prowadzono dla wody pod ci?nieniem atmosferycznym. Analiza teoretyczna i numeryczna dotyczy identyfikacji wsp??czynnika przejmowania ciep?a przy za?o?eniu jego pot?gowej zale?no?ci od temperatury przegrzania ?cianki.
New methods of crystal growth from the melt using baffle or AHP heater are discussed. The AHP (Axial Heat flux close to the Phase interface) method is a novel technique for the directional solidification. It has an additional heater submerged in the melting zone. The AHP crystal growth method permits the control of the distribution of the dopant concentration in the melting zone during solidification, the shape of solid/liquid interface and the velocities of the liquid in the melting zone. Therefore it is well suited for studying interface kinetics and simmulating the microgravity conditions.
A straightforward, cheap and unique method to produce novel fibers with diameter in the range of 100 nm and even less, is related to electrospinning. For this goal polymer solutions, liquid crystals, suspensions of solid particles and emulsions are electrospun by a voltage of about 10 kW/cm. The electric force results in an electrically charged jet of polymer solution outflowing from a pendant droplet. After the jet flows away from the droplet in a nearly straight line, it bends into a complex path and other changes in shape occur, during which electrical forces stretch and thin it by very large ratios. After the solvent evaporates, birefringent nanofibers are left. Nanofibers of ordinary, conducting and photosensitive polymers were electrospun. The present talks deal with the mechanism and electrohydrodynamic modeling of the instabilities and related processes resulting in electrospinning of nanofibers. Also some applications are discussed. In particular, a unique electrostatic field-assisted assembly technique was developed with the aim to position and align individual conducting and light-emitting nanofibers in arrays and braids. These structures are of potential interest in development of novel polymer-based light-emitting diods, diods, transistors, photonic crystals and flexible photocells. Some other applications discussed include micro-aerodynamic decelerators based on permeable nanofiber mats and tiny flying objects and sensors (smart dust), nanofiber-based filters, protective clothing, biomedical applications including wound dressings, drug delivery systems based on nanotubes, the design of solar sails, light sails and mirrors for use in space, the application of pesticides to plants, structural elements in artificial organs, reinforced composites, as well as nanofibers reinforced by carbon nanotubes. Lecture notes
Przedstawione zostanie oryginalne podejscie do modelowania przeplywu pecherzykowego w warstwie przysciennej i w kanale. Teoria oparta jest na sumowaniu energii dyssypacji pochodzacej od przeplywu scinajacego w kanale oraz dyssypacji pochodzacej od obecnosci peAcherzykow. W wyniku otrzymuje sie naprezenia styczne ekwiwalentnego przeplywu jednofazowego. Przyblizone rownanie opisujace profil predkosci w warstwie przysciennej podano w formie rownania rozniczkowego, ktore mozna rozwiazac przy pomocy zalozenia stalego lub zmiennego stopnia zapelnienia. Zaproponowano wlasne podejscie do modelowania stopnia zapelnienia opisane rownaniem rozniczkowym opisujacym predkosc poprzeczna migracji pecherzykow oraz rownaniem dyfuzji pecherzykow. Ponadto zaproponowano sposob wlaczenia do obliczen sil wyporu, ktore wynikaja z obecnosci pecherzykow. Porownano rozklady predkosci uzyskane przy pomocy proponowanego modelu z danymi eksperymentalnymi dotyczacymi przeplywu turbulentnego zarowno w warstwie przysciennej jak i w kanale przy malej zawartosci fazy parowej. Uzyskano dobra zgodnosc jakosciowa i ilosciowa. Dodatkowo, rozwiazano rownanie energii, w ktorym wykorzystano opisany powyzej profil predkosci. W sumie model sklada sie z pieciu rownan rozniczkowych, ktore umozliwiaja wyznaczenie profilu predkosci, naprezen stycznych, predkosci poprzecznej, stopnia zapelnienia oraz pola temperatury. Podano takze charakterystyki integralne modelu, czyli wspolczynnik oporu przeplywu dwufazowego oraz wspolczynnik przejmowania ciepla.
Celem pracy bylo sprawdzenie jak dalece struktura fali uderzeniowej w gazie gestym (w ktorym nie mozna pominac wielokrotnych zderzen molekul) rozni sie od znanej z eksperymentu i obliczen numerycznych struktury fali w gazie rzadkim. Praca ma charakter numeryczny. Dla obliczenia struktury fali uderzeniowej posluzono sie metodami dynamiki molekularnej. Wyniki uzyskane dla gazu o roznych gestosciach porownano miedzy soba, oraz z eksperymentalnymi i numerycznymi wynikami dla gazu rzadkiego. Dodatkowo sprawdzono mozliwosc wystapienia w gazach gestych konfiguracji fal typu odbicia nieregularnego.
Different uses of Pulsed Field Gradient Spin Echo - NMR sequences are presented to determine: - S(Q), the Structure Function and g(r), the pair probability distribution of a suspension of large spherical particules (100-600 um) in a viscous liquid; - the axial profile of the liquid fraction and of the velocity probability distribution of water in an intermittent air-water flow; - the fluctuations of the liquid mass flow and momentum in an air-water bubbly flow.
Interest in microelectromechanical systems (MEMS) has experienced explosive growth during the past few years. Such small devices typically have characteristic size ranging from 1 mm down to 1 micron, and may include sensors, actuators, motors, pumps, turbines, gears, ducts and valves. Microdevices often involve mass, momentum and energy transport. Modeling gas and liquid flows through MEMS may necessitate including slip, rarefaction, compressibility, intermolecular forces and other unconventional effects. In this presentation, I shall provide a methodical approach to flow modeling for a broad variety of microdevices. The continuum-based Navier-Stokes equations-with either the traditional no-slip or slip-flow boundary conditions-work only for a limited range of Knudsen numbers above which alternative models must be sought. These include molecular dynamics (MD), Boltzmann equation, Direct Simulation Monte Carlo (DSMC), and other deterministic/probabilistic molecular models. The present talk will broadly survey available methodologies to model and compute transport phenomena within microdevices.
Pojecia calkowalnosci i niecalkowalnosci, czy, nieco ogolniej dynamiki regularnej i chaotycznej (w sensie deterministycznym), sa obecnie dobrze zrozumiale na gruncie mechaniki klasycznej. Dysponujemy bowiem jakosciowymi i ilosciowymi narzedziami pozwalajacymi na charaktersystyke stopnia chaotycznosci dynamiki, w szczegolnosci zas potrafimy odrozniac uklady chaotyczne od regularnych. Kryteria takie nie sa jednak stosowalne do ukladow kawntowych. Zasadne jest wiec pytanie, czy pojecia chaosu i regularnosci dynamiki przeniesc mozna na poziom kwantowy oraz czy istnieja czysto kwantowe wyrozniki chaosu. Wprowadzeniu do tych problemow poswiecone bedzie seminarium.
Przedstawione zostana otwarte zagadnienia liniowych oddzialywan hydrodynamicznych miedzy grupa cial zanurzonych w cieczy lepkiej niescisliwej. Na podstawie wybranych danych teoretycznych i doswiadczalnych omowione zostana przyklady obrazujace wplyw inercji cial i inercji cieczy na: (i) sily hydrodynamiczne dzialajace na ciala, (ii) trajektorie cial w polu sily ciezkosci, (iii) pole predkosci cieczy ksztaltujace sie w wyniku oddzialywan hydrodynamicznych.
Jednym z wiodacych kierunkow w dziedzinie oprogramowania wspomagajacego aplikacje inzynierskie (CAE) jest przetwarzanie w srodowisku rozproszonym i programowanie rownolegle. Podczas seminarium zostanie zaprezentowana jedna z metod, ktora pozwala na wykorzystanie rozproszonego modelu obliczen do rozwiazywania liniowych ukladow rownan bedacych wynikiem dyskretnej analizy MES. Przedstawiona zostanie iteracyjny algorytm uogolnionej minimalizacji reszty (GMRES) rozwiazywania liniowych ukladow rownan oraz metoda dekompozycji dziedziny, ktora w polaczeniu z wykorzystaniem rozproszonego/rownoleglego modelu obliczen potwierdza przydatnosc metody i swiadczy o jej efektywnosci. Pondadto omowione zostanie wykorzystane srodowisko do implementacji programow wspolbieznych - PVM.
Czasteczki amfifilowe, dodane do mieszaniny plynu polarnego A i niepolarnego B, tworza samorzutnie monowarstwy oddzielajace jeden plyn od drugiego. Obszary zajete przez plyny A i B zawieraja od kilku do kilkuset czasteczek i moga przybierac rozne ksztalty. Pojawia sie wiele stabilnych i metastabilnych faz, w ktorych amfifilowe monowarstwy sa opisywane przez powierzchnie o roznych wlasnosciach geometrycznych i topologicznych; powierzchnie te moga byc periodyczne. Obecnosc ograniczajacych scian ma znacznie wiekszy wplyw na strukture i wlasnosci mechaniczne tych faz niz w przypadku plynow prostych. Opisana bedzie stuktura roznych faz zawartych miedzy scianami roznego typu, ich wlasnosci elastyczne oraz zjawiska takie jak zmiana kierunku osi symetrii wskutek zmian szerokosci szczeliny.
Reaktywne silniki plazmowe dzialajace w oparciu o efekt Halla sa juz od pewnego czasu stosowane do korygowania i zmian orbit niewielkich obiektow badawczych umieszczonych w przestrzeni okoloziemskiej. O ich przewadze w porownaniu do konwencjonalnych silnikow na paliwo chemiczne decyduje stosunkowo duza wartosc impulsu wlasciwego i sprawnosc. Jednak ciagle jeszcze zachodzi potrzeba optymalizacji ich wydajnosci i poprawy stabilnosci dzialania. W eksperymentach, w celu zbadania stabilnosci pracy takiego silnika, mierzy sie miedzy innymi oscylacje pradu wyladowania w ukladzie zasilajacym. W referacie zostana przedstawione wyniki numerycznej analizy tych oscylaji. Zastosowane zostaly metody liniowej i nieliniowej analizy szeregow czasowych. Poszukuje sie odpowiedzi na pytanie o charakter tych oscylacji i moliwa interpretacje na gruncie chaosu deterministycznego. Praca powstala we wspolpracy miedzy CNRS-France oraz IPPT-PAN.
Na seminarium przedstawione zostana wyniki numerycznych symulacji zanikajacej turbulencji majace na celu zbadanie oddzialywania miedzy mikrofizyka i polem turbulencji. W pierwszej czesci experymentu w pole predkosci, ktore w chwili poczatkowej bedzie mialo tylko duze wiry (energia kinetyczna bedzie tylko w skalach najwiekszych), zostanie wprowadzony skladnik pasywny. W drugiej czesci eksperymentu w polu turbulencji miejsce skladnika pasywnego zajmie para wodna i woda. Woda parujac spowoduje powstanie sil wyporu, wplywajac na pole predkosci. Uzyte zostana dwa schematy parametryzacj mikrofizyki. Schemat "bulk" w ktorym zaklada sie, ze parowanie i kondensacja zachodza na tyle szybko, ze powietrze w ich obecnosci jest zawsze nasycone i kropelki wody nie poruszaja sie wzgledem powietrza, oraz schemat dokladniejszy, w ktorym w kazdym ponkcie siatki koncentracja kropelek zadana jest przez pewna funkcje, opisujaca liczbe kropelek w poszczegolnych klasach, ponadto kropelki poruszaj sie wzgledem powietrza i mozliwe jest powstawanie przesycen.
A ferrofluid is described as a monodisperse suspension of hard spheres immersed in an incompressible liquid. The spheres have a permanent magnetic dipole moment and interact via the excluded volume repulsion, the orientation-dependent magnetic dipole interaction, and the hydrodynamic interaction which is mediated by the host fluid. The time-evolution of the system is governed by Brownian dynamics and quantitatively described by a generalized Smoluchowski equation for the probability distribution of the positions and orientations of all the ferroparticles. The response theory for the time-dependent magnetization is elaborated on the basis of this generalized Smoluchowski equation. By applying Zwanzig's projection operator technique the problem is turned into a field theory which can be analyzed by means of a renormalized perturbation theory of the Martin-Siggia-Rose type. The theory requires input for the static direct correlation functions which are evaluated on the basis of the mean-spherical approximation. This takes into account both the hard-sphere repulsion and the magnetic-dipole interactions. The hydrodynamic interactions enter in a non-local diffusion kernel which is explicitly evaluated by applying a cluster expansion up to 2-body terms. This is sufficient for dilute and moderately dense systems. The short-time (large frequency) dynamics is governed by the propagator of the field theory which is evaluated explicitly. The effects of the three types of interaction are discussed and compared.
Dyskutowana jest jedno- i dwuosiowa orientacja molekularna oraz naprezenie w polimerach poddanych deformacji afinicznej lub ustalonemu przeplywowi rozciagajacemu. Sformulowany model dotyczy gietkich makroczasteczek o niegaussowskiej statystyce konformacyjnej i poddanych duzym deformacjom. Zastosowano przyblizenie Pade, ktore prowadzi do wzorow zamknietych w zakresie duzych deformacji i pozwala uniknac trudnosci wynikajacych ze slabej zbieznosci szeregow w innych modelach. Orientacja molekularna charakteryzowana jest srednim tensorem orientacji segmentow, globalnym tensorem anizotropii i osiowymi czynnikami orientacji. Przewidywane charakterystyki orientacji w przypadku deformacji w przeplywie rozciagajacym sa wyzsze i podlegaja zmianom w szerszym zakresie niz dla deformacji afinicznej.
The relative motion of drops in shear flows is responsible for collisions
leading to the creation of larger drops. Collisions of drops are calculated
and the efficiency of collision is derived in typical linear flow fields:
pure shear flow, pure straining motion. The shear rate of these fields is
strong enough for sedimentation effects to be negligible. The Reynolds
number is small enough for the flows outside and inside drops to be in the
creeping flow regime, but the inertia of drops in their motion is taken into
account. Van der Waals forces are also considered. Results for the collision
efficiency in a pure shear flow show a remarkable threshold for some value
of the ratio of drop radii, regardless of the Stokes number (viz. of drop
inertia). Results for a pure straining motion show that the collision
efficiency increases regularly with the Stokes number and may be quite
larger than unity.
* to appear : F. Pigeonneau & F. Feuillebois,
J. Fluid Mech., 455, 359 (2002).
Komputerowe symulacje i eksperymentalne badania in vitro przeplywow krwi prowadzone sa dla ukladu naczyn krwionosnych w poblizu serca (luk aorty i odgaleziajace sie od niego tetnice oraz pien i tetnice plucne) zmodyfikowanych przez utworzenie polaczenia pomiedzy krazeniem systemowym i plucnym. Maja one na celu analize i optymalizacje geometrycznych parametrow zespolenia ukierunkowana na zapobieganie tworzenia sie skrzepow w rejonie zespolenia.
Badania doswiadczalne dotyczace tworzenia, wzrostu i odrywania sie pojedynczych pecherzy pary w przypadku wrzenia heterogennego prowadzone sa od kilku lat w IPPT PAN we wspolpracy z osrodkiem LIMSI-CNRS. Podstawowym parametrem badan jest dynamika ksztaltu pecherza, szczegolnie w poblizu punktu potrojnego. Precyzyjny opis doswiadczalny procesu wzrostu konieczny jest do weryfikacji wciaz niedoskonalych modeli numerycznych. Taki opis umozliwia numeryczna analiza obrazow eksperymentalnych, polegajaca na wyznaczenie ksztaltu oraz pol predkosci i temperatury w cieczy otaczajacej pecherz.
Wyniki badan eksperymentalnych pokazuja, ze przeplywy w mikroskali istotnie roznia sie od przeplywow w makroskali, ktore dobrze sa opisywane rownaniami Naviera-Stokesa. Przeplywy w mikroskali sa najlepiej opisywane metodami uwzgledniajacymi molekularna strukture osrodka. Niestety, opis taki wymaga stosowania bardzo szybkich komputersw, a i wowczas jest niezwykle czasochlonny. W niniejszej pracy poddano analizie model plynu mikropolarnego, stanowiacy rozszerzenie modelu Naviera-Stokesa pod katem mozliwosci jego uzycia do opisu przeplywow w mikroskali. Przedstawiono tez oparte na tym modelu wlasne rozwiazania dla hydrodynamiki mikroprzeplywow w szczelinie przy ruchu dociskowym jednej z powierzchni ("squeezing motion") oraz na wyznaczenie wplywu scianki na ruch czastki. Podano zakres mozliwych zastosowan otrzymanych wynikow.
We wczesnym rozwoju embrionalnym skora kregowcow sklada sie z dwu warstw: naskorka, ktorego komorki sa ciasno ulozone i skory wlasciwej, ktorej komorki sa znacznie luzniej upakowane. Naskorek i skora wlasciwa sa rozdzielone przez cienka blone, tak zwana warstwe podstawowa. Przedstawiony bedzie model skory zaproponowany przez Cruywagena i Murraya (1992). Warstwe naskorkowa traktuje sie jako osrodek lepko-sprezysty przy malej liczbie Reynoldsa, a do opisu ruchow komorek skory wlasciwej uzywa sie rownan reakcji-dyfuzji-chemotaksji. Oddzialywanie tkanek wprowadza sie uzywajac morfogenow wydzielanych oddzielnie w naskorku i w skorze, ktore przenikajac przez warstwe podstawowa wywoluja ruchy komorek i deformacje. Dla tego ukladu rownan badamy istnienie rozwiazan typu fali biegnacej przy dwu roznych zalozeniach upraszczajacych: 1. Napiecie wywolane w naskorku przez morfogen wydzielany w skorze jest znacznie slabsze od sil sprezystosci i sily wywieranej przez blone podstawowa, i 2. Sila pochodzaca od blony jest znacznie wieksza od pozostalych sil dzialajacych na naskorek. Uzywajac twierdzenia o funkcji uwiklanej w odpowiednich przestrzeniach Banacha jestesmy w stanie udowodnic istnienie rozwiazan postawionego zagadnienie dla dostatecznie malych wartosci odpowiednich parametrow, a takze oszacowac blad miedzy dokladnym i asymptotycznymi rozwiazaniami.
Nowa koncepcja izolacji termicznej wykorzystuje osobliwosci termodynamiczne i mechaniczne konwekcyjnej warstwy granicznej. Polega ona na separacji przeplywu konwekcyjnego i na zmniejszeniu natezenia jego turbulencji. Przebadano jej wlasnosci i porownano je z wynikami badan mechaniki plynow. Sprawnosc i rentownosc nowej izolacji przebadano w warunkach laboratorynych i na instalacjach wdrozeniowych w budynkach z ogrzewaniem centralnym. Przeanalizowano przydatnosc standardowych pomiarow w komorach biklimatycznych do oceny jakosci typowych grzejnikow i ich zachowania sie w warunkach rzeczywistych. Przeprowadzono probe oceny poszczegolnych skladowych strat ciepla i ich przyczynku do kosztow ogrzewania oraz probe oceny znaczenia efektow nieliniowych.
Prosty model mechaniczny i wynikajacy z niego model plynu wykazuja nietypowa strukture kanoniczna w obecnosci silnego pola magnetycznego. Prowadzi to do dwoch roznych modeli cieczy kwantowej i naturalnie pojawia sie iloczyn Moyala dla komutatora pola gestosci cieczy.
Novel technological applications often involve fluid flows in the Knudsen regime in which the mean free path is comparable to the system size. The boundary conditions at the wall-fluid interface in Knudsen flows are studied. The wall is modelled by atoms tethered to a lattice that interact by Lennard-Jones forces with the fluid atoms. Monatomic and polymeric Lennard-Jones fluids are considered and Couette and gravity-driven flows are studied. The scenarios of behavior envisioned by Maxwell, more than 100 years ago and still commonly used, are found not to be valid in general. For instance, there are novel effects related to a non-zero residence time of the fluid molecules in the wall vicinity. In the limiting case of strongly attractive fluid-wall interactions, the velocity ditribution of the outcoming atoms is indeed thermal. However, when the attractive tail in the fluid-wall interactions is weak, there are significant deviations from Maxwell's hypothesis. Striking many body effects are found as one interpolates between the dilute gas and the dense fluid regime. The molecular nature of the viscous and thermal slip phenomena are elucidated. The molecular dynamics simulations provide a unique window on several fundamental issues pertaining to the bridging of scales between atomic-scale and continuum physics.
Rownanie dynamiki linii wirowej zostanie zapisane w postaci ukladu 2 rownan czastkowych na krzywizne i torsje. Poprzez odpowiednie podstawienie rownania te zostana sprowadzone do rownan zwyczajnych i przeanalizowana zostanie (glownie numerycznie) 4-parametrowa rodzina rozwiazan tych rownan.
The complexity of neural signals is investigated from an information-theoretical point of view. Among other results, it is shown there that this concept of complexity allows to characterize the output sensory responses to random and periodic stimuli in vivo and in vitro. We take advantage of this data to analyze further consequences of our mathematical model, this time concerning the number of states of the corresponding information source. The number of states, assuming the source to be stationary, ergodic and Markovian, is directly related to the stochastic dependence lag of the (encoded) output signal at consecutive discrete times and provides a measure of its autocorrelation. Again, the number of states differs depending on the kind of stimuli and the preparation of the neuronal system.
(get paper here)An analysis of atmospheric observational data shows that at low winds there is a linear increase of drag with wind speed and the observed heat flux is independent of wind speed. These results may be best seen as characterizing 'weakly forced convection', in which the heat flux is determined solely by temperature differentials, and the momentum flux by a perturbation linear in wind on free convection. Evidence is offered to show that this regime is governed by a new velocity scale determined by the heat flux.
Tubes i sheets znaczy rurki wirowe i warstwy wirowe oraz ich odpowiedniki w MHD, gdzie forme zwartych rurek lub warstw przyjmuje czesto pole magnetyczne. Jesli chodzi o singularities - wszystko co ma zwiazek z powstawaniem osobliwosci w rownaniach Navier-Stokesa i Eulera. Problem, czy z gladkich warunkow poczatkowych moze w rownaniu N-S w skonczonym czasie powstac osobliwosc jest wciaz nierozwiazany. Co wiecej, zostala wyznaczona nagroda 1 000 000 $ za jego rozwiazanie!
Find here IPPT PAN seminars in menu Scientific Activity/Seminars
