Nesta tese estudamos dois problemas diferentes na área de átomos ultra frios: Ondas de choque em condensados de Bose-Einstein e Espalhamento inelástico de átomos em um potencial de dois poços. No primeiro problema, estudamos o fluxo supersônico de um condensado de Bose-Einstein (BEC) através de um obstáculo macroscópico impenetrável delgado no sistema da equação de Schrödinger não-linear (NLS) bidimensional. Assumindo-se que a velocidade do fluxo é suficientemente alta, reduzimos assintoticamente o problema bidimensional original de valor de contorno para o fluxo estacionário através de um obstáculo alongado ao problema do pistão dispersivo unidimensional descrito pela NLS 1D dependente do tempo, no qual a coordenada original x reescalonada faz o papel de tempo e o movimento do pistão está vinculado à geometria do obstáculo. Duas ondas de choque dispersivas (DSWs) são geradas no fluxo, cada uma sendo formada em uma extremidade (frontal e traseira) do obstáculo. A DSW frontal é descrita analiticamente construindo-se soluções de modulação exatas para as equações de Whitham e a para a DSW traseira, empregamos a regra de quantização de Bohr-Sommerfeld generalizada para descrever a distribuição dos sólitons escuros. Propomos uma extensão da solução de modulação tradicional, a fim de incluir o padrão de ship-wave linear formado fora da região da DSW frontal. Realizamos simulações numéricas 2D completas e verificamos a validade das previsões analíticas. Os resultados deste problema podem ser relevantes para experimentos recentes sobre o fluxo de BECs através de obstáculos. No segundo problema, estudamos uma mistura atômica de dois átomos fermiônicos leves de spin 1/2 e dois átomos pesados em um potencial de dois poços. Processos de espalhamento inelástico entre ambas as espécies atômicas excitam os átomos pesados e renormalizam a taxa de tunelamento e a interação entre os átomos leves (efeito polarônico). A interação efetiva dos átomos leves muda de sinal e se torna atrativa quando o espalhamento inelástico é forte. Observamos também o cruzamento de níveis de energia, de um estado onde cada poço contém apenas um férmion (espalhamento inelástico fraco) para um estado onde um poço contém um par de férmions e ou outra está vazio (espalhamento inelástico forte). Identificamos o efeito polarônico e o cruzamento dos níveis de energia estudando-se a dinâmica quântica do sistema. / In this thesis we study two different problems in the field of ultracold atoms: Shock waves in Bose-Einstein condensates and Inelastic scattering of atoms in a double well. In the first problem, we study the supersonic flow of a Bose-Einstein condensate (BEC) past a slender impenetrable macroscopic obstacle in the framework of the twodimensional (2D) defocusing nonlinear Schr¨odinger equation (NLS). Assuming the oncoming flow speed sufficiently high, we asymptotically reduce the original boundary-value problem for a steady flow past a slender body to the one-dimensional dispersive piston problem described by the nonstationary NLS equation, in which the role of time is played by the stretched x-coordinate and the piston motion curve is defined by the spatial body profile. Two steady oblique spatial dispersive shock waves (DSWs) spreading from the pointed ends of the body are generated in both half-planes. These are described analytically by constructing appropriate exact solutions of the Whitham modulation equations for the front DSW and by using a generalized Bohr-Sommerfeld quantization rule for the oblique dark soliton fan in the rear DSW. We propose an extension of the traditional modulation description of DSWs to include the linear ship-wave pattern forming outside the nonlinear modulation region of the front DSW. Our analytic results are supported by direct 2D unsteady numerical simulations and are relevant to recent experiments on Bose-Einstein condensates freely expanding past obstacles. In the second problem, we study a mixture of two light spin-1/2 fermionic atoms and two heavy atoms in a double well potential. Inelastic scattering processes between both atomic species excite the heavy atoms and renormalize the tunneling rate and the interaction of the light atoms (polaron effect). The effective interaction of the light atoms changes its sign and becomes attractive for strong inelastic scattering. This is accompanied by a crossing of the energy levels from singly occupied sites at weak inelastic scattering to a doubly occupied and an empty site for stronger inelastic scattering. We are able to identify the polaron effect and the level crossing in the quantum dynamics.

Orientador: Geraldo de Freitas Maciel / Banca: João Batista Campos Silva / Banca: Márcio Benedito Baptista / Resumo: Este trabalho versa sobre ondas de gravidade geradas por impacto de massas sólidas em meio líquido. Vários ensaios com materiais granulares, simulando o deslizamento, foram conduzidos em um canal de ondas provido de rampa a montante, sobre a qual esferas de vidro e seixos rolados, de diâmetros distintos, após deslizarem, vinham impactar o meio líquido gerando ondas de submersão. O canal, localizado no Laboratório de Hidráulica e Hidrometria da UNESP - Ilha Solteira, apresenta as dimensões 0,30 m de largura, 0,50 m de altura e 10,00 m de comprimento. Os ensaios com lâmina d'água variando entre 0,13 m e 0,20 m foram executados no intuito de checar algumas propriedades desse complexo processo físico de geração de ondas, quais sejam: o campo de velocidades do material granular incidente (centro de massa e frente de deslizamento), utilizando recursos de cinematografia e tratamento de imagens; determinação de alturas de ondas através de sondas capacitivas micro-controladas; e, por fim, obtenção de velocidades orbitais na zona de geração, através de sondas ADV (Acoustic Doppler Velocimeter). Com o objetivo de validar modelo numérico desenvolvido por Maciel (1991) e aprimorado por Nascimento (2001), os ensaios experimentais subsidiaram o processo de validação do referido modelo, baseado nas equações de Serre, para o caso de materiais granulares, até então não contemplado por outros trabalhos citados na literatura. Foi também brevemente testado, o que requer aprofundamento em trabalho futuro, um modelo numérico lagrangeano, apresentado no Anexo III. Na seqüência, foi também realizada uma análise da transferência de energia do material granular incidente para o meio líquido, cujo principal objetivo era de avaliar o percentual de energia cinética do deslizamento que fora convertido em energias cinética e potencial da onda gerada... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This work is about gravity waves generated by solid mass impact into liquid. Several essays with granular material, simulating a landslide, were conduced in a wave channel provided with an upstream ramp where glass spheres and pebbles (with two different diameter intervals) slide the ramp generating submersion waves. The wave channel is located at UNESP - Ilha Solteira's Hydraulics and Hydrometrics Laboratory. Its dimension is 0,30 m (width), 0,50 m (high) and 10,00 m (length). The depth of water was from 0,13 m up to 0,20 m. Some properties of the complex physic process of landslide generated waves were investigated: granular material's velocity field (trough cinematography method and image treatment); wave height was founded with micro controlled capacitance wave gauges; and orbital velocity was acquired by Acoustic Doppler Velocimeter (ADV) gauges. The main aim was to validate a numeric model developed by Maciel (1991) further improved by Nascimento (2001) for granular material generated waves. The experimental essays were essential to the validation of the Serre's equation based model for granular material (do not contemplated by other works in the literature). A lagrangean numeric model was briefly tested (Anexo III). The energy transfer of the granular material to waves was also analyzed with purpose to evaluate the fraction of the solid's kinematics energy was converted in wave's kinematics and potential energies. In the engineering context, this work brings a chapter with several analytic, semi-empiric and empiric methods of water wave's height estimation. They are based on geometric characteristics and slide's dynamics. Another chapter compares those methods. / Mestre

Made available in DSpace on 2014-07-29T16:02:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao gisele.pdf: 849978 bytes, checksum: 6707e4fe01d67af874b9cc826b72dfab (MD5) Previous issue date: 2007-11-29 / Transitional shock waves arises in solution of initial values problems for non linear systems of conservation laws that are not strictly hyperbolic. These waves are discontinuous solutions that posses viscous profile but do not conform to the Lax characteristic criterion, where inequalities between the shock propagation speed and the characteristic speeds must to be satisfied. These waves arise as transition between wave groups associated with distinct characteristic families. In this work we studied transitional shock waves for a system of two conservation laws with quadratic fux functions and positive defined viscosity matrix. In particular, we studied the transitional shock waves with viscous profile defined by orbits laying on straightlines. We show from examples, for systems with quadratic fux functions and viscosity matrix chosen in a convenience way, that is necessary to use transitional shock waves to solve the Riemann problem (initial data constant by parts) for these systems. / Ondas de choque transicionais aparecem nas soluções de problemas de valores iniciais para sistemas não lineares de leis de conservação não estritamente hiperbólicos . São soluções descontínuas que possuem perfil viscoso mas não satisfazem o critério de entropia de Lax, onde certas desigualdades entre a velocidade de propagação do choque e as velocidades características são satisfeitas. Estas ondas aparecem como transição entre grupos de ondas associados com diferentes famílias características. Neste trabalho estudamos as ondas de choque transicionais para um sistema de duas leis de conservação com função de fluxo quadratica e matriz de viscosidade definida positiva. Em particular estudamos os choques transicionais com perfil viscoso definidos por orbitas sobre um segmento de reta. Mostramos através de exemplos, para sistemas com funções de fluxo quadráticas e matrizes de viscosidade escolhidas de modo conveniente, que e necessário usar as ondas de choques transicionais para resolver o problema de Riemann (dados iniciais constantes por partes) para estes sistemas.

Diferentes tipos de sólitons têm sido observados em meios ópticos não-lineares, e seus comportamentos individuais descritos pela equação não-linear de Schrödinger e pela equação não-linear de Schrödinger generalizada, em diferentes dimensões e geometrias. Entretando, há situações onde muitos sólitons são gerados formando uma densa rede de sólitons. Nestes casos, é impossível desprezar as interações entre os sólitons e temos que considerar a evolução da estrutura como um todo. A teoria das ondas de choque dispersivas em meios fotorrefrativos e a teoria da difração não-linear de intensos feixes de luz propagando-se em meios fotorrefrativos com um fio refletor incorporado a esse meio foi desenvolvida, e verificamos que está em excelente acordo com nossas simulações numéricas. No caso da formação de sólitons em condensados, fizemos cálculos numéricos realísticos dentro da aproximação de campo médio usando a equação de Gross-Pitaevskii, incluindo também um potencial de confinamento, um potencial móvel e um potencial dipolar. A maioria dos resultados puderam ser comparados com experimentos recentes. / Different kinds of solitons have already been observed in various nonlinear optical media, and their behavior has been explained in the frameworks of such mathematical models as the nonlinear Schrödinger and generalized nonlinear Shrödinger equations for different dimensions and geometries. However, there are situations when many solitons are generated so that they can comprise a dense soliton train. In such situations, it is impossible to neglect interactions between solitons and one has to consider the evolution of the structure as a whole rather than to trace the evolution of each soliton separately. The theory of optical shock waves in photorefractive media and the theory of nonlinear diffraction of light beams propagating in photorefractive media with embedded reflecting wire was developed and agrees very well with our numerical simulations. In the condensate soliton formation case, we did numerical calculations in the mean field approach using the Gross-Pitaevskii equation, adding a trap potential and a moving potential and a potential of the dipole-dipole interaction. The main results were also checked by recent experiments.

A doença aterosclerótica coronariana tem um grande impacto na morbidade e mortalidade em todo mundo. A terapia cardíaca com ondas de choque consiste em uma nova opção potencial para o tratamento de pacientes com doença coronariana crônica e angina refratária. No presente estudo, avaliamos os efeitos das ondas de choque na mecânica do ventrículo esquerdo, avaliados pela ecocardiografia com speckle tracking, assim como nos sintomas clínicos e isquemia miocárdica em pacientes com angina refratária. Estudamos, prospectivamente, 19 pacientes com angina refratária submetidos à terapia com ondas de choque com 3 sessões de tratamento por semana, realizados na primeira, quinta e nona semanas, totalizando 9 semanas de tratamento. A mecânica do ventrículo esquerdo foi avaliada por meio da determinação do strain longitudinal global e segmentar. A perfusão miocárdica foi analisada por cintilografia de perfusão miocárdica com Tecnécio-99m Sestamibi, para determinação do summed stress score (SSS). Parâmetros clínicos foram mensurados pelo escore de angina da Canadian Cardiovascular Society (CCS), escore de insuficiência cardíaca da New York Heart Association (NYHA) e qualidade de vida pelo Seattle Angina Questionnaire (SAQ). Todos os dados foram mensurados antes do início do tratamento e 6 meses após a terapia com ondas de choque. Os nossos resultados demonstraram que as ondas de choque não ocasionaram efeitos colaterais importantes e os pacientes apresentaram melhora significativa dos sintomas. Antes do tratamento, 18 (94,7%) pacientes se apresentavam com angina CCS classe III ou IV, e 6 meses após houve redução para 3 (15,8%) pacientes (p = 0,0001), associada à melhora no SAQ (38,5%; p < 0,001). Treze (68,4%) pacientes estavam em classe funcional III ou IV da NYHA antes do tratamento, com redução significativa para 7 (36,8%); p = 0,014. Nenhuma alteração foi observada no SSS global basal no acompanhamento de 6 meses (15,33 ± 8,60 versus 16,60 ± 8,06, p = 0,155) determinado pela cintilografia miocárdica. No entanto, houve redução significativa no SSS médio dos segmentos isquêmicos tratados (2,1 ± 0,87 pré versus 1,6 ± 1,19 pós-terapia, p = 0,024). O strain longitudinal global do ventrículo esquerdo permaneceu inalterado (-13,03 ± 8,96 pré versus -15,88 ± 3,43 pós-tratamento; p = 0,256). Também não foi observada alteração significativa no strain longitudinal segmentar do ventrículo esquerdo pela ecocardiografia com speckle tracking. Concluímos que a terapia com ondas de choque é um procedimento seguro para tratamento de pacientes com angina refratária, que resulta em melhor qualidade de vida, melhora na perfusão miocárdica dos segmentos tratados e preservação da mecânica ventricular esquerda / Coronary atherosclerotic disease represents a major impact on morbidity and mortality worldwide. Cardiac shock wave therapy is a new potential option for the treatment of patients with chronic coronary disease and refractory angina. In the present study, we sought to determine the effects of shock wave therapy on the left ventricular mechanics, evaluated by speckle tracking echocardiography, as well as on myocardial perfusion and symptoms of patients with refractory angina. We prospectively studied 19 patients undergoing shock wave therapy with 3 sessions per week, on the 1st, 5th and 9th weeks, for a total of 9 weeks of treatment. The left ventricular mechanics was evaluated by global longitudinal strain using the speckle tracking echocardiography. Myocardial perfusion was assessed by myocardial scintigraphy with Technetium-99m Sestamibi, for determination of summed stress score (SSS). Clinical parameters were evaluated by the Canadian Cardiovascular Society (CCS) angina score, New York Heart Association (NYHA ) heart failure score and quality of life by the Seattle Angina Questionnaire (SAQ). All data were measured prior to the treatment and 6 months after shock wave therapy. Our results demonstrated that shock wave therapy did not cause significant side effects and improved symptoms. Before treatment, 18 patients (94.7%) had CCS class III or IV angina, and 6 months later there was a reduction to 3 (15.8%), p = 0.0001, associated with improvement in SAQ ( 38.5%, p < 0.001). Thirteen (68.4%) were in NYHA class III or IV before treatment, with a significant reduction to 7 (36.8%); p = 0.014. No change was observed in the global SSS at 6-months follow-up (from 15.33 ± 8.60 baseline to 16.60 ± 8.06 post-treatment, p = 0.155). However, there was a significant reduction in the mean SSS of the treated ischemic segments (2.1 ± 0.87 pre versus 1.6 ± 1.19 post therapy, p = 0.024). The global longitudinal strain remained unchanged (-13.03 ± 8.96 pre versus -15.88 ± 3.43 6 months post-treatment, p = 0.256). In the same way, no significant difference was observed in the longitudinal strain of the left ventricular segments. We concluded that shock wave therapy is a safe procedure for the treatment of patients with refractory angina, resulting in better quality of life, improved myocardial perfusion of the treated segments, and preservation of left ventricular mechanics

[ES] En los turbocompresores con turbina de geometría variable (VGT por sus siglas en inglés) los vanos del estator se mueven a una posición cerrada para generar una contrapresión durante el modo de frenado del motor. De este modo, se generan ondas de choque en el estator. Además, en otras aplicaciones donde se utilizan turbinas radiales como en ciclos reversos de Brayton para refrigeración, ciclos orgánicos Rankine, y en las turbinas para la unidad de potencia auxiliar, dependiendo de las condiciones de operación, pueden aparecer condiciones sónicas y ondas de choque. El presente trabajo se centra en el estudio del comportamiento del flujo a través de una turbina de geometría variable de un turbocompresor comercial en condiciones fuera de diseño alcanzando condiciones de choque. Se ha realizado un análisis detallado del patrón de flujo dentro de la turbine usando simulaciones CFD, identificando y cuantificando los fenómenos más importantes bajo diferentes condiciones de operación. Se han llevado a cabo simulaciones estacionarias usando Reynolds Averaged Navier Stokes (RANS) y no estacionarias (unsteady RANS) para obtener las características del flujo en el estator y en el rotor, además de obtener el mapa de la turbina. Los resultados CFD muestran que la región del dominio computacional donde aparecen las condiciones sónicas depende de la posición de los vanos del estator y la relación de presiones. Cuando los vanos del estator están en una posición cerrada (10% VGT), el fluido se acelera y, dependiendo de la relación de presiones, la presión estática en el lado de succión disminuye hasta cierto punto donde un incremento repentino revela la presencia de una onda de choque, la cual se expande por el espacio sin vanos. La intensidad de la onda de choque bajo la relación de presiones más altas varia con la velocidad de giro. Para analizar la interacción entre el rotor y el estator se llevaron a cabo simulaciones numéricas con los vanos del estator en una posición cerrada, 10% VGT, y en una posición más abierta, 30% VGT. El número de choques que una partícula del fluido experimenta aguas arriba del rotor está correlacionado con las pérdidas por choque del fluido. Cerca de los vanos del estator, las pérdidas de presión son altas, hacia el centro del espacio sin vanos las pérdidas disminuyen y cerca del rotor empiezan a incrementar. La interacción entre el rotor y el estator crea ondas de choque cuya intensidad depende de la posición del borde de ataque del rotor y de la velocidad de giro. A la velocidad de giro más alta, ocurren fluctuaciones en la carga cerca del borde de ataque, las cuales pueden comprometer la integridad de la pala. Cuando la turbina tiene los vanos del estator abiertos (80% VGT) y opera a la relación de presión más alta seleccionada, las condiciones de choque aparecen en el plano del borde de fuga del rotor. Además, el desarrollo del área chocada depende de la velocidad de giro y de las fugas en la punta del álabe. Así, se investigó los efectos de las fugas en la punta del alabe sobre el flujo principal bajo condiciones sónicas disminuyendo e incrementando el intersticio entre la punta del álabe y la carcasa hasta un 50% en base a la geometría dada por el fabricante. El flujo a través de este espacio se acelera para posteriormente mezclarse con el flujo principal y generar un vórtice. Los efectos del vórtice sobre el flujo en el plano ubicado en el borde de fuga del rotor cuando el intersticio varía son más significativos a altas velocidades que a bajas velocidades. El vórtice permanece más cerca del lado de succión a altas velocidades generando una región subsónica que incrementa con la altura del intersticio. Las fugas en la punta del álabe no afectan al flujo principal cerca del cubo cuando la turbina opera a altas y bajas velocidades. / [CA] En turbocompressors amb turbina de geometria variable (VGT per les seues sigles en anglès), les paletes de l'estàtor es mouen a una posició tancada per generar una contrapressió durant el mode de frenada del motor. D'aquesta forma, es generen unes ones de xoc en l'estàtor. A més, en altres aplicacions on s'utilitzen turbines radials com els cicles inversos de Brayton per a refrigeració, cicles orgànics de Rankine o en turbines per a la unitat de potencia auxiliar, depenent de les condicions d'operació poden aparéixer condicions sòniques i d'ones de xoc. El present treball es centra en l'estudi del comportament del flux en una turbina radial de geometria variable d'un turbocompressor comercial en condicions fora de disseny, arribant a condicions de xoc. S'ha realitzat un anàlisi detallat del patró de flux dins d'aquestes turbines utilitzant simulacions CFD, identificant i quantificant els fenòmens més importants a diferents condicions d'operació. S'han realitzat simulacions estacionàries utilitzant Reynolds Averaged Navier Stokes (RANS) i no estacionàries (Unsteady-RANS) per a obtenir les característiques del flux en l'estàtor i en el rotor, a més d'obtenir el mapa de la turbina. Els resultats CFD mostren que la regió del domini computacional on apareixen les condicions sòniques depenen de la posició de les paletes de l'estàtor i de la relació de pressions. Quan les paletes de l'estàtor estan en una posició tancada (10% VGT), el flux s'accelera i, depenent de la relació de pressions, la pressió estàtica en el costat de succió disminueix fins a cert punt on un increment brusc denota la presència d'una ona de xoc que s'expandix per l'espai sense paletes. L'intensitat de la ona de xoc a relacions de pressions elevades varia amb la velocitat de rotació. Per analitzar l'interacció entre rotor i estàtor es van realitzar simulacions numèriques amb les paletes de l'estàtor en una posició tancada, 10% VGT, i en una posició més oberta, 30% VGT. El nombre de xocs que una partícula del fluid experimenta aigües amunt del rotor està correlacionat amb les pèrdues per xoc del fluid. Prop de les paletes de l'estàtor, les pèrdues de pressión són elevades, cap al centre de l'espai sense paletes les pèrdues disminueixen i prop del rotor comencen a incrementarse. L'interacción entre rotor i estàtor crea ones de xoc amb una intensitat que depèn de la posició de la vora d'atac del rotor i de la velocitat de rotació. A la velocitat de rotació més elevada, prop de de la vora d'atac ocorren fluctuacions en la càrrega que poden comprometre la integritat de la pala. Quan la turbina té les paletes de l'estàtor obertes (80% VGT) i opera a la relació de pressió més elevada de les seleccionades, les condicions de xoc apareixen en el pla de la vora de fuga del rotor. A més, el desenvolupament de l'àrea xocada depèn de la velocitat de rotació i de les fugues en la punta de les paletes. Així, s'ha investigat els efectes de les fugues en la punta de les paletes sobre el flux principal sota condicions sòniques, disminuint i incrementant l'interstici entre la punta de la paleta i la carcasa fins un 50\% en base a la geometria donada pel fabricant. El flux en aquest espai s'accelera per a posteriorment mesclar-se amb el flux principal i generar un vòrtex. Els efectes del vòrtex sobre el flux en el pla ubicat a la vora de fuga del rotor quan l'interstici varia són més significatives a velocitats altes que a velocitats baixes. El vòrtex roman més prop del costat de succió a velocitats elevades generant una regió subsònica que incrementa amb l'altura de l'interstici. Les fugues en la punta de les paletes no afecten al flux principal prop del cub quan la turbina opera tant a altes com baixes velocitats. / [EN] In turbochargers with variable geometry turbine (VGT), the stator vanes move to a closed position to drive high exhaust back pressure during the engine braking mode. Thus, shock waves are generated at the stator. Furthermore, depending on the operational conditions in the use of radial turbines in other applications like reverse Brayton cycle for refrigeration, Organic Rankine Cycles, and gas turbine auxiliary power unit (GTAPU), sonic flow and shock waves can appear. The current work focuses on studying the flow behavior of a commercial turbocharger turbine of variable geometry at off-design conditions reaching choked flow. A detailed examination of the flow patterns within the turbine has been carried out using CFD simulations, identifying and quantifying the most important phenomena under different operational points. Reynolds Averaged Navier Stokes (RANS) and unsteady RANS simulations have been performed to obtain the flow structures in stator and rotor as well as the turbine map. The CFD results show that the region of the computational domain where the sonic conditions appear depends on the stator vanes position and the pressure ratio. When the stator vanes are in the closed position (10% VGT) the flow through the stator accelerates and, depending on pressure ratio, the static pressure on the suction side decreases until a certain point where a sudden increase reveals the presence of a shock wave that expands through the vaneless space. The intensity of the shock wave at higher pressure ratio varies with the rotational speed. To analyze the rotor-stator interaction, numerical simulations were carried out with the stator vanes at the closed position, 10% VGT, and at wider position, 30% VGT. The number of shocks a fluid particle experiences upstream of the rotor is correlated with the fluid shock losses. Close to the stator vanes, the pressure losses are high; toward the center of the vaneless space, they start to decrease, and close to the rotor they start to increase. The rotor-stator interaction creates shock waves, whose intensity depends on the position of the rotor leading edge and the blade speed. At higher rotational speed, load fluctuation occurs close to the leading edge, which may compromise the blade's integrity. When the turbine has the stator vanes open (80% VGT) and operates at the selected higher pressure ratio, the choking condition appears in a plane at the rotor trailing edge. Furthermore, the development of the choked area depends on the rotational speed and tip leakage. Thus, the effect of the tip leakage flow on the main flow under sonic conditions was investigated decreasing and increasing the tip gap up to 50% of the original geometry given by the manufacturer. The flow through the gap accelerates and then mixes with the main flow, generating a vortex. The effects of the vortex on the flow at the rotor trailing edge plane when the tip gap varies are more significant at higher speed than at lower speed. The vortex stays closer to the tip suction side at higher speed, generating a subsonic region that increases with the tip gap height. At higher and lower rotational speeds, the tip leakage flow does not affect the main flow close to the hub. / I would like to acknowledge the financial support received through the "Subprograma de Formación de Profesorado Universitario (FPU)". Ministerio de Universidades. FPU18/02628 and by the "FPI Subprograma 2". Universitat Politècnica de València. PAID-10-18. / Echavarría Olaya, JD. (2023). Numerical Study of a Radial Turbine of Variable Geometry at Off-Design Conditions Reaching Choked Flow [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/196861

Este trabalho estuda o fenômeno de evaporação rápida em jatos de líquidos superaquecidos ou metaestáveis numa região 2D. O fenômeno se inicia, neste caso, quando um jato na fase líquida a alta temperatura e pressão, emerge de um diminuto bocal projetando-se numa câmara de baixa pressão, inferior à pressão de saturação. Durante a evolução do processo, ao cruzar-se a curva de saturação, se observa que o fluido ainda permanece no estado de líquido superaquecido. Então, subitamente o líquido superaquecido muda de fase por meio de uma onda de evaporação oblíqua. Esta mudança de fase transforma o líquido superaquecido numa mistura bifásica com alta velocidade distribuída em várias direções e que se expande com velocidades supersônicas cada vez maiores, até atingir a pressão a jusante, e atravessando antes uma onda de choque. As equações que governam o fenômeno são as equações de conservação da massa, conservação da quantidade de movimento, e conservação da energia, incluindo uma equação de estado precisa. Devido ao fenômeno em estudo estar em regime permanente, um método de diferenças finitas com modelo estacionário e esquema de MacCormack é aplicado. Tendo em vista que este modelo não captura a onda de choque diretamente, um segundo modelo de falso transiente com o esquema de \"shock-capturing\": \"Dispersion-Controlled Dissipative\" (DCD) é desenvolvido e aplicado até atingir o regime permanente. Resultados numéricos com o código ShoWPhasT-2D v2 e testes experimentais foram comparados e os resultados numéricos com código DCD-2D v1 foram analisados. / This study analyses the rapid evaporation of superheated or metastable liquid jets in a two-dimensional region. The phenomenon is triggered, in this case, when a jet in its liquid phase at high temperature and pressure, emerges from a small aperture nozzle and expands into a low pressure chamber, below saturation pressure. During the evolution of the process, after crossing the saturation curve, one observes that the fluid remains in a superheated liquid state. Then, suddenly the superheated liquid changes phase by means of an oblique evaporation wave. This phase change transforms the liquid into a biphasic mixture at high velocity pointing toward different directions, with increasing supersonic velocity as an expansion process takes place to the chamber back pressure, after going through a compression shock wave. The equations which govern this phenomenon are: the equations of conservation of mass, momentum and energy and an equation of state. Due to its steady state process, the numerical simulation is by means of a finite difference method using the McCormack method of Discretization. As this method does not capture shock waves, a second finite difference method is used to reach this task, the method uses the transient equations version of the conservation laws, applying the Dispersion-Controlled Dissipative (DCD) scheme. Numerical results using the code ShoWPhasT-2D v2 and experimental data have been compared, and the numerical results from the DCD-2D v1 have been analysed.

O efeito da terapia por ondas de choque (TOC) na consolidação óssea, após osteotomias bilaterais dos fêmures e osteossínteses com hastes bloqueadas, foi estudado em 8 cães. Os fêmures direitos constituíram o grupo controle e os esquerdos, o grupo tratado, que recebeu 2000 pulsos de ondas de choque de 18 kV, energia de 5mJ (-6dB), na linha da fratura. Radiografias após 4, 8 e 12 semanas, revelaram maior proliferação periosteal no grupo tratado. Os resultados dos exames cintilográficos (razão tratado/controle), realizados na 2a, 4a, 6a, 8a, 10a e 12a semanas, foram estatisticamente superiores no grupo tratado. A TOC provocou aumento da atividade osteogênica na consolidação de fraturas agudas / The effect of extracorporeal shock wave therapy (ESWT) on bone healing, after bilateral femoral osteotomies and osteosynthesis with interlocking nails, was studied in 8 dogs. The right femurs composed the control group, and the left femurs, the treated group, which received 2000 pulses of shock wave, with 18 kV, 5 mJ (-6dB) energy on the fracture line. Radiographs after 4, 8 and 12 weeks, revealed increased periosteal proliferation in the treated group. The results (treated/control ratio) of the scintigraphic exams, performed on weeks 2, 4, 6, 8, 10 and 12, were statistically higher for the treated group. The ESWT led to increased osteogenic activity on acute fracture's bone healing.

INTRODUÇÃO: O tratamento com ondas de choque (TOC) é utilizado para tratar numerosas afecções musculoesqueléticas, incluindo-se as pseudartroses e as tendinopatias. Há poucos estudos bem estruturados sobre a eficácia do TOC no tratamento da síndrome dolorosa miofascial (SDM) e não há ensaio clínico aleatorizado sobre sua utilização no tratamento das SDMs das regiões lombar e glútea. OBJETIVOS: Avaliar a eficácia do TOC no tratamento das SDMs das regiões lombar e glútea. CASUÍSTICA E MÉTODOS: Foi realizado estudo prospectivo, controlado, com amostra aleatória e duplamente encoberto sobre o tratamento de doentes com dor moderada a intensa decorrente de SDM nas regiões lombar e glútea com duração superior a seis meses, submetidos previamente a tratamento padronizado com antidepressivo, analgésico, terapia física e orientações fisioterápicas durante seis semanas. Foram elegíveis 46 doentes que apresentavam dor com intensidade >= 4 de acordo com a EVA dentre os 121 convocados. Durante seis semanas os doentes elegíveis foram submetidos a tratamento farmacológico e fisioterápico padronizado. Sete doentes usufruíram melhora clínica importante e oito abandonaram o estudo, restando 31 doentes que participaram efetivamente do estudo. Após a randomização, 14 doentes foram submetidos a TOC com cabeçote ativo e 17 a TOC com cabeçote placebo. Foram avaliados os aspectos demográficos, a apresentação clínica, a incapacidade funcional, a intensidade e as características da dor até um ano após a realização dos procedimentos destes 31 doentes. As avaliações foram realizadas com uso da Escala Visual Analógica (EVA), Questionário de Incapacidade de Roland-Morris (RDQ), Índice de Incapacidade de Oswestry (ODI), Versão Reduzida do Questionário de Dor McGill (SF-MPQ) e Inventário Diagnóstico da Dor Neuropática 4 (DN4). RESULTADOS: Não houve diferenças estatisticamente significativas entre os grupos quanto às características sociodemográficas dos doentes. Entretanto, a duração das queixas de dor dos doentes do grupo TOC ativo foi significativamente superior (p < 0,05) a dos do grupo TOC placebo. Em relação aos doentes tratados com TOC placebo, os doentes tratados com TOC ativo usufruíram redução estatisticamente significativa da dor de acordo com a EVA na interação grupo versus tempo a partir do momento \"três meses\"; a melhora manteve-se estatisticamente significativa durante um ano (p < 0,001), achado que sugere que o efeito analgésico instala-se em longo prazo e mantém-se prolongadamente. Não ocorreu modificação estatisticamente significativa na interação grupo versus tempo nas pontuações dos questionários RDQ, ODI e SF-MPQ ao longo do tempo nos doentes de ambos grupos. No momento \"12 meses\" ocorreu redução superior a 50% da incapacidade funcional da dor lombar avaliada de acordo com o RDQ em 70,0% dos doentes do grupo TOC ativo e em apenas 14,3% dos doentes tratados com TOC placebo; diferença percentual estatisticamente significativa (p < 0,05). Ocorreu também redução superior a 50% das pontuações do ODI na avaliação realizada no momento \"12 meses\" em 70,0% dos doentes incluídos no grupo TOC ativo e em apenas 14,3% dos doentes do grupo TOC placebo, diferença percentual estatisticamente significativa (p < 0,05). CONCLUSÕES: O tratamento com o TOC ativo dos doentes com SDM nas regiões lombar e glútea proporcionou melhora significativa da dor a partir do momento \"três meses\" até, pelo menos, o momento \"12 meses\" de acompanhamento, achado que sugere que seu efeito analgésico instala-se tardiamente. Adicionalmente, proporcionou melhora da funcionalidade de acordo com o RDQ e ODI na avaliação realizada no momento \"12 meses\" / INTRODUCTION: Extracorporeal shockwave therapy (ESWT) has been used successfully in different musculoskeletal conditions, including pseudarthrosis and tendinopathies. However, there are very few well-structured studies on the efficacy of ESWT in the treatment of myofascial pain syndromes (MPSs) and no randomized clinical trial about the ESWT in the treatment of lumbar and gluteal myofascial pain. OBJECTIVES: To assess the efficacy of ESWT in the treatment of lumbar and gluteal MPSs. MATERIAL AND METHODS: The study was prospective, randomized, double-blind and placebo-controlled. From 121 patients with moderate or severe pain due to MPS in the lumbar and gluteal regions lasting more than six months were enrolled; a total of 46 patients with pain intensity >= 4 according to the VAS were considered eligible. The elected patients were treated with antidepressant, analgesic and physical therapy as a standard protocol during six weeks. Seven patients had significant clinical improvement with the pharmacological and physical therapies and eight dropped out the study. The remainder 31 patients were randomized and 14 underwent active ESWT and 17 underwent placebo ESWT. The demographic aspects, clinical presentations, functional disabilities, severity and characteristics of pain were evaluated previously to the inclusion in the study until the end of the first year after the treatment with active or placebo ESWT. The evaluations were based on the Visual Analogue Scale (VAS), Roland- Morris Disability Questionnaire (RDQ), Oswestry Disability Index (ODI), Short- Form of the McGill Pain Questionnaire (SF-MPQ), and the Neuropathic Pain Diagnostic Questionnaire 4 (DN4). RESULTS: There were no statistical differences between the groups regarding the baseline characteristics of the patients. However, the duration of pain of the patients treated with active ESWT was significantly higher (p < 0,05) than those treated with placebo ESWT. There was no statistically significant variation over time in the RDQ, ODI and SF-MPQ scores between the patients from each group. Patients treated with active ESWT presented a significant reduction of pain severity according to the VAS from the third until the 12nd month of follow-up (p < 0,001), finding indicative that the analgesic effect of the ESWT starts late but remains over time. At the 12nd month of follow-up, 70,0% of the patients treated with active ESWT and just 14.3% of the patients from de placebo ESWT group had more than 50% improvement of the functional disability of the low back pain according to the RDQ, statistically significant difference (p < 0,05). There was also a reduction of more than 50% of ODI scores in the 12th month of follow-up in 70.0% of the patients treated with active ESWT and in only 14.3% of the patients treated with placebo ESWT (p < 0,05). CONCLUSIONS: The active ESWT provided a significant and lasting reduction in pain intensity from the third until the 12th month of follow-up, finding that suggests that its analgesic effect settles late and has long duration. Additionally, it provided improvement of the functionality according to the RDQ and ODI at the 12th month of follow-up

The coronal mass ejections (CMEs) are phenomena that evidence the complex solar activity. During the CME evolution in the solar wind (SW) the shock and sheath (Sh) are established. With these, the transfer of energy and shock thermalization have origin through several processes like instabilities and particle acceleration. Here, we present two studies related to CMEs. In the first study, we analyze the existence of the KelvinHelmholtz instability (KHI) at the interfaces CMESh and ShSW. For this purpose, we assumed two CMEs that propagate independently in the slow and fast SW. We model velocities, densities and magnetic field strengths of sheaths, and SW in the CMEs flanks, in order to solve the Chandrasekhar condition for the magnetic KHI existence. Our results reveal that KHI formation is more probably in the CME that propagate in the slow SW than in CME propagating in the fast SW. It is due to large shear flow between the CME and the slow SW. Besides we find that the interface ShSW is more susceptible to the instability. In the second study, we examine the distributions of particle acceleration and turbulence regions around CME-driven shocks with wave-like features. We consider these corrugated shock as the result of disturbances from the bimodal SW, CME deflection, irregular CME expansion, and the ubiquitous fluctuations in the solar corona. We model smooth CME-driven shocks using polar Gaussian profiles. With the addition of wave-like functions, we obtain the corrugated shocks. For both shock types are calculated the shock normal angles between the shock normal and the radial upstream coronal magnetic field in order to classify the quasi-parallel and quasi-perpendicular regions linked to the particle acceleration and turbulence regions, respectively. Our calculations show the predisposition of the shock to the particle acceleration and indicate that the irregular CME expansion is the relevant factor in the particle acceleration process. We consider that these wave-like features in shocks may be essential in the study of current problems as injection particle, instabilities, downstream-jets, and shock thermalization. / As ejeções de massa coronal (do inglês coronal mass ejections, CMEs) são consideradas traçadores da atividade solar. Durante a evolução das CMEs no vento solar (do inglês solar wind, SW), o choque e o envoltório (do inglês sheath, Sh) são estabelecidos. Nesta fase, a transferência da energia e a termalização do choque podem ter origem através de vários processos, entre eles instabilidades e aceleração de partculas. Aqui nós apresentamos dois estudos relacionados às CMEs. No primeiro estudo, analisamos a existência da instabilidade KelvinHelmholtz (KHI) nas interfaces CMESh e ShSW. Para isto, supomos duas CMEs que se propagam independentemente no SW lento e rápido. Modelamos as velocidades, densidades e a intensidade do campo magnético dos envoltórios e SW nos flancos das CMEs, a fim de resolver a condição de Chandrasekhar para a existência da KHI magnética. Nossos resultados revelam que a formação da KHI pode ser mais provável na CME que se propaga no SW lento do que na CME que se propaga no SW rápido. Isto é devido a um maior cisalhamento entre a CME e o SW lento. Além disso, encontramos que a interface ShSW é ser mais suscetvel à instabilidade. No segundo estudo, examinamos as distribuições das regiões de aceleração de partculas e turbulência em choques ondulados com caractersticas semelhantes a ondas. Assumimos choques ondulados como resultado de perturbações do SW bimodal, deflexão da CME, expansão irregular da CME, e flutuações onipresentes na coroa solar. Construmos choques sem ondulações usando perfis Gaussianos. Com adição de funções semelhantes a ondas, obtemos os choques ondulados. Para ambos tipos de choques, calculamos os ângulos entre o vector normal ao choque e o campo magnético coronal radial, assim classificamos as regiões como quase-paralelas e quase-perpendiculares que são ligadas às regiões de aceleração de partculas e turbulência, respectivamente. Nossos cálculos mostram a predisposição do choque para o fenômeno de acceleração de partculas, e indicam que a expansão irregular da CME é o fator de maior relevância neste processo. Consideramos que assumir ondulações nos choques pode ser essencial nos estudos de problemas atuais como injeção de partculas, instabilidades, jatos e termalização dos choques.