The growing requirements to achieve hypersonic flights, as in the case of reentry vehicles, pose a serious challenge to the designers. This demands an understanding of the features of hypersonic flow and its effect on hypersonic vehicles. Hypersonic shock tunnels are one of the most widely used facilities for the purpose of obtaining valuable design data by conducting experiments on scaled down models. They are operated by conventional shock tubes by rupturing metal diaphragms placed between the driver and driven sections of the shock tube. Shock tunnels are being extensively used in spite of some of the drawbacks they possess. Due to the varying nature of metal diaphragm rupture, reproducibility of the experiment results is difficult to obtain. Damage to model and inner surface of the shock tube can happen when the diaphragm petal breaks away from the diaphragm. Lastly the time consuming diaphragm replacement process is not desired in applications which require quick loading of shock waves on the specimen. All these disadvantages call for the replacement of the diaphragm mode of operation with a diaphragmless mode of operation for the generation of shock waves. The main objective of the present study is to design and demonstrate the working of a diaphragmless hypersonic shock tunnel. The motivation for the present study comes from the fact that the diaphragmless operation of a shock tunnel has not been reported so far in the open literature. All the research works carried out deal with diaphragmless drivers operating only a shock tube. In the present work, the conventional metal diaphragm is substituted by fast acting pneumatic valves which serve the purpose of quickly opening the driven section of the shock tube to allow the driver gas to rush in, resulting in the formation of a shock wave. To design a diaphragmless driver, a detailed study of the shock formation process is accomplished which helps in understanding the effect of valve opening time on the shock formation distance. Also the theoretical basis for the design of a pneumatic cylinder is understood. Following the theoretical studies, three types of diaphragmless drivers are designed and tested. The first setup incorporates a rubber membrane, which acts as a valve. The rubber membrane when bulged closes the mouth of the driven section and on retraction the driven section is opened to the driver gas. The second and the third setups utilise two different types of double acting pneumatic cylinders. Experimental results of the three diaphragmless drivers operating a shock tube are analysed and compared with the ideal shock tube theory. Better repeatability in terms of shock Mach number is shown with all three diaphragmless shock tubes when compared with a conventionally operated shock tube. Finally, the best among the three systems is identified to operate the hypersonic shock tunnel 2 (HST2) facility of the Shock Waves laboratory, IISc. Demonstration of the working of the diaphragmless shock tunnel is shown by performing heat transfer measurements on a 3 mm backward facing step flat plate model. The experimental results are compared with those obtained in a conventional shock tunnel. CFD studies on diaphragmless shock tube model are done to have an idea on the flow in the shock tube there by identifying the shock formation distance. ANSYS-CFX package is used for this purpose. Further, results from the numerical simulation of hypersonic flow over the backward facing step model are compared with the experimental results thus validating the code.

Heterogeneities at the meso-scale strongly influence the shock compression response of composite materials. These heterogeneities arise from both structural variations and differing physical/mechanical properties between constituents. In mixtures of reactive materials, such as Ni and Al, the meso-scale heterogeneities greatly affect component mixing and activation, which, in turn, can induce a chemical reaction. Cold-rolled multilayered composites of Ni and Al provide a unique system for studying the effects of material heterogeneities on a propagating shock wave, due to their full density, periodic layering, and intimate particle contacts. Computational analysis of the shock compression response of fully dense Ni/Al multilayered composites is performed with real, heterogeneous microstructures, obtained from optical microscopy, using the Eulerian hydrocode CTH. Changes in the orientation, density, structure, and strength of the material interfaces, as well as the strength of the constituents, are used to understand the influence microstructure plays on the multilayered composite response at high strain rates. The results show a marked difference in the dissipation and dispersion of the shock wave as the underlying microstructure varies. These variations can be attributed to the development of two-dimensional effects and the nature of the wave reflections and interactions. Validation of the computational results is then obtained through time-resolved measurements (VISAR, PDV, and PVDF stress gauges) performed during uniaxial strain plate-on-plate impact experiments. The experimental results prove that the computational method accurately represents the multilayered composites, thereby justifying the conclusions and trends extracted from the simulations. The reaction response of cold-rolled multilayer composites is also investigated and characterized using uniaxial stress rod-on-anvil impact experiments through post-mortem microscopy and x-ray diffraction. This extensive understanding of the shock compression response of the multilayers systems is contrasted with other composites of Ni and Al, including shock consolidated and pressed (porous) powder compacts. A comprehensive design space is then developed to assist in the understanding and design of Ni/Al composites under conditions of high pressure shock compression. Research funded by ONR/MURI grant No. N00014-07-1-0740.

The design of non-classical materials, such as multifunctional energetic materials and/or the synthesis of high pressure phases rely on the understanding of the mechanisms responsible for shock-induced reactions in powder mixtures. The critical reactant powder configurational changes and mechanical mixing processes necessary for reaction initiation have yet to be determined. Consequently, shock-induced reactions have only been observed in select material systems under certain conditions, and remain an uncontrolled phenomenon. Shock-induced reactions in nickel and aluminum powder mixtures are investigated in this work through the use of instrumented gas-gun experiments performing time-resolved pressure and shock velocity measurements to determine the pressure-volume (P-V) shock compressibility (Hugoniot) of the mixture, from which evidence of reaction is inferred through deviations from the inert shock response calculated on the basis of mixture theory. The role of particle size and morphology on non-diffusional mixing and chemical reactivity is explored by conducting similar tests on micron-scale powders of spherical and plate-like (flake) shape. Recovery experiments performed just below the reaction threshold provide information about the densification and mixing behavior between reactants. Discrete-component numerical simulations of the shock-compression of powder mixtures are performed to reveal the micromechanics of particle deformation, and mechanisms of mass-flow and mixing that can lead to the formation of reaction products. The results obtained from time-resolved measurements, recovery experiments, and numerical simulations are coupled to model the linkages between starting powder configuration, mechanically-driven mixing, and chemical reactivity. The knowledge gained from this investigation will lead to understanding of reaction mechanisms, and the control over reaction initiation threshold, time and exothermicity, in addition to characteristics of reaction products formed. The scientific understanding attained will advance the design and application of multifunctional materials for next generation energetic applications, and/or the synthesis of novel materials.

No description available.

Οι Heat Shock Proteins (Hsps) αποτελούν πολλές διαφορετικές οικογένειες που επάγονται προς απάντηση μιας ευρείας σειράς φυσιολογικών και περιβαλλοντικών ερεθισμάτων. Μια τέτοια πρωτεΐνη, η οποία επάγεται ιδιαίτερα κατά τη διάρκεια της απάντησης σε stress, είναι η Hsp27, με ΜΒ:27kDa, της οποίας η έκφραση φαίνεται να σχετίζεται με αυξημένη επιβίωση των κυττάρων όταν επιδρούν σε αυτά κυτταροτοξικά ερεθίσματα. Έχει φανεί ότι εμποδίζει τον κυτταρικό θάνατο μέσω αλληλεπίδρασης με ποικιλία παραγόντων που προκαλούν απόπτωση. Η Hsp27 είναι μια μοριακή πρωτεΐνη chaperone με ικανότητα να αλληλεπιδρά με μεγάλο αριθμό πρωτεϊνών. Πρόσφατα στοιχεία έχουν δείξει ότι η Hsp27 ρυθμίζει την απόπτωση, χάρη στην ικανότητα που έχει να διαντιδρά με μόρια ¨κλειδιά¨ στο μονοπάτι μεταβίβασης σημάτων της απόπτωσης και ιδιαίτερα, με εκείνα που ενέχονται στην ενεργοποίηση των κασπασών. Οι άλλοι δυο ρόλοι της Hsp27 κατά τη διάρκεια του stress που αποσκοπούν στην κυτταροπροστασία, είναι αφενός να αλληλεπιδρά και να σταθεροποιεί τον κυτταροσκελετό, αφετέρου να ρυθμίζει το ενδοκυττάριο επίπεδο των τοξικών ριζών οξυγόνου. Όταν τα κύτταρα βρίσκονται σε stress τα επίπεδα της Hsp27 είναι γενικώς χαμηλά και αυτή υπάρχει κυρίως με τη μορφή μεγάλων ολιγομερών. Κατά τη διάρκεια της απάντησης στο stress έχουμε αύξηση στα επίπεδα έκφρασης της Hsp27, που συνδυάζεται με μια αναδιοργάνωσή της λόγω φωσφορυλίωσης. Η φωσφορυλίωση μπορεί να συμβεί σε τρεις διαφορετικές θέσεις που εντοπίζονται σερίνες (Ser15, Ser78, Ser82). Η φωσφορυλίωση της Hsp27 καταλήγει σε ανακατανομή των μεγάλων ολιγομερών σε μικρότερα σύμπλοκα. ΣΚΟΠΟΣ: Αντικείμενο της μελέτης μας είναι ακριβώς η έκφραση των φωσφορυλιωμένων μορφών της Hsp27 με μονοπύρηνα κύτταρα περιφερικού αίματος φυσιολογικών ενηλίκων και οι διαφορές που εμφανίζονται όταν τα κύτταρα βρίσκονται in vitro σε βασικές συνθήκες, σε συνθήκες επίδρασης θερμικού stress και σε συνθήκες επίδρασης του παράγοντα TNF-a. ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΙ: Εφαρμόστηκε η τεχνική της SDS-PAGE ηλεκτροφόρησης και επακόλουθα της WESTERN BLOTTING για την ανίχνευση των πρωτεϊνών. Τα πρώτα πειράματα πραγματοποιήθηκαν σε πρωτεϊνικό εκχύλισμα της κυτταρικής σειράς λευχαιμικών κυττάρων U937 με και χωρίς τη χορήγηση Doxorubicin.Τα επόμενα πειράματα πραγματοποιήθηκαν σε εκχύλισμα πρωτεϊνών μονοπύρηνων κυττάρων περιφερικού αίματος προελεύσεως από ένα τυχαίο δείγμα 6 ενηλίκων ανδρών-γυναικών ηλικίας από 20-30 ετών. Τα τελευταία πειράματα πραγματοποιήθηκαν σε πρωτεϊνικό εκχύλισμα μονοπύρηνων κυττάρων περιφερικού αίματος, το οποίο προερχόταν από ένα τυχαίο δείγμα 7 φυσιολογικών ανδρών-γυναικών ηλικίας 20-30 ετών. Τα κύτταρα αυτά είχαν χωριστεί σε τρεις υποπληθυσμούς ανάλογα με τις συνθήκες που είχαν υποβληθεί: βασικές συνθήκες, συνθήκες επίδρασης θερμικού stress και συνθήκες επίδρασης TNF-a. Ο αρχικός διαχωρισμός των μονοπύρηνων κυττάρων περιφερικού αίματος έγινε με Ficoll. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ: Τα πρώτα πειράματα έγιναν σε πρωτεϊνικό εκχύλισμα κυττάρων της σειράς U937 τα οποία είχαν δεχθεί την επίδραση TNF-a. Η Western Blotting ανάλυση ανέδειξε την παρουσία φωσφορυλιωμένης Hsp27 για τη θέση Ser78,αλλά όχι για τις θέσεις Ser15 και Ser 82. Όταν όμως η ίδια μελέτη πραγματοποιήθηκε σε πρωτεϊνικό εκχύλισμα της ίδιας σειράς που είχαν δεχθεί την επίδραση Doxorubicin αναδείχθηκε η παρουσία φωσφορυλιωμένης Hsp27 για τις θέσεις Ser15 και Ser82. Τα πειράματα που πραγματοποιήθηκαν σε πρωτεϊνικό εκχύλισμα μονοπύρηνων κυττάρων υγιών ενηλίκων, τα οποία δεν είχαν υποστεί απολύτως καμμία επίδραση, ανέδειξαν την παρουσία και των τριών μορφών φωσφορυλιωμένης Hsp27 καθώς και της ολικής μη φωσφορυλιωμένης μορφής σε όλα τα δείγματα. Στα τελευταία πειράματα που έγιναν σε πρωτεϊνικό εκχύλισμα μονοπύρηνων κυττάρων περιφερικού αίματος -που είχαν διαιρεθεί σε τρεις πληθυσμούς ανάλογα με τις συνθήκες που είχαν επιδράσει- ανέδειξαν τα εξής: Η φωσφορυλιωμένη μορφή της Hsp27 για τη θέση Ser78 και τη θέση Ser82 επαγόταν και στους τρεις υποπληθυσμούς κυττάρων, δηλαδή όταν αυτά βρισκόντουσαν υπό βασικές συνθήκες, υπό συνθήκες θερμικού shock και υπό συνθήκες επίδρασης TNF-a. Όσον αφορά τη φωσφορυλιωμένη μορφή της Hsp27 για τη θέση Ser15 διαπιστώθηκε ότι επαγόταν περισσότερο η έκφρασή της σε συνθήκες επίδρασης TNF-a και θερμικού shock από ότι στις βασικές συνθήκες. Η ολική Hsp27, η μη φωσφορυλιωμένη, δεν αναδείχθηκε σε κανέναν από τους τρεις υποπληθυσμούς κυττάρων, σε όσα πειράματα πραγματοποιήθηκαν. ΣΥΖΗΤΗΣΗ: Από τα αποτελέσματα των πρώτων πειραμάτων στα κύτταρα της σειράς U937 προέκυψε η βάσιμη υποψία ότι η επίδραση κάποιου στρεσσογόνου παράγοντα είχε διαφορετική επίδραση στην Hsp27,ανάλογα με το ποιος ήταν αυτός και για πόσο διάστημα επιδρούσε. Επομένως σε διάφορες συνθήκες ανευρίσκονται διαφορετικοί συνδυασμοί της Hsp27, γιατί ακριβώς εξυπηρετούν τις απαιτούμενες διαφορετικές, ενδεχομένως, λειτουργίες αντίστοιχα. Η παρουσία όλων των μορφών της Hsp27 στα μονοπύρηνα κύτταρα περιφερικού αίματος υγιών ενηλίκων όταν αυτά δεν είχαν υποστεί καμμία εξωγενή επίδραση, οδήγησε στο συμπέρασμα ότι ενδεχομένως όλες αυτές οι μορφές της πρωτεΐνης να βρίσκονται σε μια δυναμική κατάσταση εναλλαγής στα κύτταρα ανάλογα με τις ενδογενείς επιδράσεις που δέχονται ανά πάσα στιγμή. Τέλος ,η παρουσία των φωσφορυλιωμένων μορφών της Hsp27 μόνο για τις θέσεις Ser78 και Ser82 σε βασικές συνθήκες αποτελεί σημαντική ένδειξη ότι σε αυτήν την περίπτωση επάγονται περισσότερο τα μεγάλα ολιγομερή της πρωτεΐνης. Αντίθετα, σε συνθήκες επίδρασης θερμικού shock και TNF-a, επάγονται και τα μικρότερα σύμπλοκα της Hsp27, αφού ανευρίσκεται επιπλέον και η φωσφορυλιωμένη μορφή της και για τη θέση Ser15. / -

A continuous wave infrared CO laser has been used to monitor kinetic processes occurring behind shock waves. Studies have been made of both vibrational energy transfer and reaction kinetics. It has been demonstrated that, following shock-heating, the vibrational levels of CO and DC1 relax via a continuous series of Boltzmann distributions into the final Boltzmann equilibrium distribution at rhe translational temperature. This is shown to be in accord with the established theory, and it is proposed that all diatomic molecules relax in this manner. Previous results for HI, which suggested otherwise, are questioned, and the theoretical arguments used to explain these results are shown to be misconceived. A new method is developed to calculate vibrational relaxation times from any laser absorption trace. The initial vibrational distribution of CO formed in the unimolecular decomposition of OCS at 4000 K has been investigated. It has been found that at least 90 % of the CO is born in the lowest vibrational level v=0, when 50 % would be in v=0 at equilibrium. This result is explained in terms of the dynamics of the reaction. The kinetics of the isotope exchange reaction ¹²C¹⁸O + ¹³C<sup>16>O ⥋ ¹²C¹⁶O + ¹³C¹⁸O have been investigated. The results have been shown to be consistent with an atomic chain mechanism, in conflict with the conclusions of earlier work. Reasons for this are discussed. A general account of the principles of operation of the apparatus is given, and conclusions are arrived at for the most profitable directions of future work.

Thesis (M.A.)--Columbia Biblical Seminary and Graduate School of Missions Externes Studienzentrum Korntal, 1996. / Abstrakt. Includes bibliographical references (leaves 112-122).

Thesis (M.S.P.H.)--University of Michigan, 1941.

Thesis (Ph. D.)--California Institute of Technology, 1995. / "UMI number: 9539115"--P. [i]. Includes bibliographical references. Available on microfilm and online via the World Wide Web.

Thesis (Ph. D.)--Florida State University, 2004. / Advisor: Dr. N. Chandra, Florida State University, College of Engineering, Dept. of Mechanical Engineering. Title and description from dissertation home page (viewed June 15, 2004). Includes bibliographical references.