Flow and heat transfer investigations in swirl tubes for gas turbine blade cooling

A swirl tube is a very effective cooling technique for high thermal loaded components like gas turbine blades. Such a tube consists of one or more tangential inlet jets, which induce a highly 3D swirling flow. This swirling flow is characterized by large velocities near the wall and an enhanced turbulence in the tube which both increase the convective heat transfer. In the present work, the flow phenomena and the heat transfer in swirl tubes are studied experimentally and numerically. Therefore, a generic swirl tube with tangential inlets at the upstream end of the tube and a novel application-oriented swirl tube geometry with multiple tangential inlet jets in axial direction are investigated in detail. In strong swirling flows, the flow field is dominated by the circumferential velocity which is characterized by a Rankine vortex with a solid body vortex in the tube center and a potential vortex in the outer region. A stability analysis reveals that the solid body vortex is unstable and hence explains the transformation of the solid body vortex into a stable potential vortex towards the tube outlet. In addition, the axial velocity shows a backflow region (vortex breakdown) in the tube center over the entire tube length. It is shown that a vortex breakdown occurs in swirl dominated flows. The measurements indicate that the heat transfer in swirl tubes increases with increasing Reynolds number and swirl number, respectively. Near the inlet, the maximum heat transfer occurs due to the large circumferential velocity component. With decreasing swirl and velocity towards the tube outlet, also the heat transfer decreases continuously. The investigation of the swirl tube with multiple tangential inlet jets reveals a very complex axial velocity which changes after each inlet due to the additional mass flow. However, the circumferential velocity stays almost constant since the swirl strength is re-enhanced with each inlet jet, respectively. For each inlet jet, a high heat transfer can be observed. However, the maximum heat transfer is lower than for the swirl tube with only one inlet because of the lower inlet jet velocities. On the other hand, the heat transfer distribution is more homogeneous over the entire tube length at a much lower pressure loss. For the investigated swirl tubes with one, three or five inlets, the thermal performance is in the same order of magnitude and hence all swirl tube configurations are suitable for cooling

Eine Chance fur den Thurgau!

Ein gutes Gebäude unterstützt alle Aktivitäten, die darin stattfinden, durch seine Architektur, seine Konzeption und seine Materialisierung. Auf Grund des Eisenbahn Boom merkte man in der Schweiz Ende des 19. Jahrhunderts, dass man im Land einen Mangel an Fachkräften hat und grundsätzlich zu wenig Ausbildungsplätze vorhanden sind. Auf Initiative von Alfred Escher und Anderen wurde 1 855 das Eidgenössische Polytechnikum gegründet. Heute, rund 1 50 Jahre später. nun als ETH Zürich bekannt, gehört diese Institution, zu den renommiertesten Universitäten weltweit und erlangt regelmässig Spitzenplätze im Universitätsranking. Während den letzten 150 Jahren hat die ETH Zürich nicht nur tausende Fachkräfte ausgebildet, sondern den Wirtschaftsstandort Zürich - und der ganze Schweiz - massgeblich geprägt und gestaltet. Sie hat unzählige Konzerne und KMUs angezogen oder Firmenneugründungen direkt und indirekt ermöglicht. Nun hat der Kanton Thurgau eine Jahrhundert-Chance. Er hat die Möglichkeit, eine wegweisende Investition zu tätigen, welche unsagbare Chancen beinhaltet - für unseren Kanton und die Schweiz - mit einer Ausstrahlungskraft und einen Einflussbereich weit über unsere Landesgrenzen hinaus - etwas, das es so auf der ganzen Welt noch nicht gibt Mit der Realisation des Eidgenössisches Kompetenzzentrum für Holztechnologie, Gebäude loT & Nachhaltigkeit investiert man für die nächsten Generationen

Receptors Responsive to Protein Breakdown Products in G-Cells and D-Cells of Mouse, Swine and Human

Monitoring the luminal content in the stomach is of vital importance for adjusting the gastric activities, including the release of gastric hormones such as gastrin. Our previous studies have shown that in mice the gastrin-secreting G-cells express receptor types which are responsive to amino acids. Since the pig is considered as more suitable model for studying gastro-physiological aspects relevant for men, in this study we have analyzed the distribution of G-cells and D-cells in the gastric antrum of men, swine, and mouse and the expression of receptor types which may render these cells responsiveness to protein breakdown products. The results indicate that the number of G-cells per antral invagination was significantly higher in swine and human compared to mice and also the distribution pattern of G-cells differed between the species. The molecular phenotyping revealed that the receptors GPRC6A and CaSR were also expressed in G-cells and in a subpopulation of D-cells from swine and men. As an additional receptor type, the peptone-receptor GPR92, was found to be expressed in G-cells and a subpopulation of D-cells; this receptor type may be particular suitable for sensing protein breakdown products and thus be a key element to adjust the activity of G-cells and D-cells according to the progress of the digestive processes in the stomach. In search for elements of an intracellular signaling cascade it was found that G-cells express the G-protein subunit Gαq as well as the phospholipase C subtype PLCβ3; in contrast, D-cells expressed the subtype PLCβ2 and neither Gαq. These results indicate that there are significant species differences concerning the number and distribution pattern, but not concerning the molecular phenotype of the gastric endocrine cells. However, G-cells and D-cells significantly differ from each other regarding the repertoire of receptors and signaling elements

Podoplanin-positive cells are a hallmark of encapsulating peritoneal sclerosis

Background. Encapsulating peritoneal sclerosis (EPS) and simple peritoneal sclerosis are important complications of long-term peritoneal dialysis (PD). Podoplanin is expressed by mesothelial cells and lymphatic vessels, which are involved in inflammatory reactions in the peritoneal cavity. Methods. We studied 69 peritoneal biopsies from patients on PD (n = 16), patients with EPS (n = 18) and control biopsies taken at the time of hernia repair (n = 15) or appendectomy (n = 20). Immunohistochemistry was performed to localize podoplanin. Additionally, markers of endothelial cells, mesothelial cells, myofibroblasts (smooth muscle actin), proliferating cells, and double labelling for smooth muscle actin/podoplanin were used on selected biopsies. Results. Podoplanin was present on the endothelium of lymphatic vessels in the submesothelial fibrous tissue and on mesothelial cells. In patients on PD and in biopsies with appendicitis, the mesothelial cells demonstrated a cuboidal appearance and circumferential podoplanin staining, with gaps between the cells. The number of lymphatic vessels was variable, but prominent at sites of fibrosis. In patients with EPS, a diffuse infiltration of podoplanin-positive cells with a fibroblastic appearance was present in 15 out of 18 biopsies. This pattern was focally present in 3 out of 16 on PD and none in the 35 controls. The podoplanin-positive cells did not express the endothelial marker or the mesothelial marker (calretinin). Conclusions. EPS is characterized by a population of podoplanin and smooth muscle actin double-positive cells. Podoplanin might be a suitable morphological marker supporting the diagnosis and might be involved in the pathogenesis of EP

Structural evolution of GeMn/Ge superlattices grown by molecular beam epitaxy under different growth conditions

GeMn/Ge epitaxial 'superlattices' grown by molecular beam epitaxy with different growth conditions have been systematically investigated by transmission electron microscopy. It is revealed that periodic arrays of GeMn nanodots can be formed on Ge and GaAs substrates at low temperature (approximately 70°C) due to the matched lattice constants of Ge (5.656 Å) and GaAs (5.653 Å), while a periodic Ge/GeMn superlattice grown on Si showed disordered GeMn nanodots with a large amount of stacking faults, which can be explained by the fact that Ge and Si have a large lattice mismatch. Moreover, by varying growth conditions, the GeMn/Ge superlattices can be manipulated from having disordered GeMn nanodots to ordered coherent nanodots and then to ordered nanocolumns

Impedance analysis of secondary phases in a Co-implanted ZnO single crystal

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Origin of ferromagnetism in diluted magnetic semiconductors

In der vorliegenden Arbeit wurden die verdünnten magnetischen Halbleiter MnxGe1-x, Zn1-xMexO und Sn1-xMexO2 (mit Me = Co, Fe) als mögliche Kandidaten zur Anwendung in der Spinelektronik hergestellt und charakterisiert. Dabei ist von zentraler Bedeutung, ob der Ferromagnetismus eine intrinsische Eigenschaft der DMS ist, wobei dessen Ursachen in der Literatur nach wie vor kontrovers diskutiert werden. Die Untersuchung der elektronischen Struktur der DMS mittels Synchrotronstrahlung ist ein vielversprechendes Verfahren, um der Ursache der ferromagnetischen Kopplung auf den Grund zu gehen.Zunächst wurde MnxGe1-x im Einkristallzüchtungsprozess nach Bridgman hergestellt. Bei der Untersuchung der elementspezifischen Verteilung in den Proben wurde festgestellt, dass während des Züchtungsprozesses eine Phasenseparation in Mn-reiche und Mn-arme Gebiete aufgetreten war. Der Vergleich der Magnetisierungsmessungen mit denen der Referenzproben Mn11Ge8 und Mn5Ge3 zeigte, dass die Ursache des ferromagnetischen Verhaltens in MnxGe1-x in der Bildung von Mn-reichen ferromagnetischen Clustern begründet ist. XAS-Messungen um die Mn 2p-Absorptionskante an Mn-reichen sowie Mn-armen Bereichen der MnxGe1-x-Proben zeigten, dass sich Mn im divalenten Oxidationszustand (2+) befindet. Des Weiteren wurden ResPES-Messungen an der Mn 2p-3d-Kante durchgeführt, um die Mn 3d PDOS aus dem Valenzband von Ge zu extrahieren. Die hierbei erhaltene PDOS unterstützt die These der Bildung von Mn-reichen Einschlüssen. In der vorliegenden Arbeit wurde gezeigt, dass das gemessene magnetische Verhalten der MnxGe1-x-Proben von der Bildung Mn-reicher Phasen verursacht wird, und deshalb die Bridgman-Methode zur Herstellung der DMS ungeeignet ist.Die dünnen Schichten der oxidischen Halbleiter Zn1-xMexO und Sn1-xMexO2 (mit Me = Co, Fe und 0.05 Das Modell der gebundenen magnetischen Polaronen, bei dem die ferromagnetische Kopplung von Sauerstoff-Fehlstellen verursacht wird, ist deshalb ein passendes Modell zur Beschreibung des ferromagnetischen Verhaltens im oxidischen DMS Zn1-xMexO. In diesem Modell bilden sich magnetische Polaronen um Sauerstoff-Fehlstellen aus. Magnetische Verunreinigungen, die sich innerhalb des Einflussbereiches dieser Polaronen befinden, koppeln sofern die Perkolationsschwelle erreicht ist und sich die Polaronen überlappen.ResPES-Messungen extrahieren die partielle Zustandsdichte der Metall-Ionen aus dem Valenzband des oxidischen Halbleiters und ermöglichen so den Vergleich mit theoretischen Rechnungen. Die Zustandsdichte nahe dem Fermi-Niveau ist bei allen Proben vernachlässigbar gering, was die geringe Leitfähigkeit der Proben erklärt.An den Co-dotierten ZnO-Proben wurde eine optische Charakterisierung durchgeführt. Transmissions- und Absorptionsmessungen bestätigen, dass Co in tetraedrischer Umgebung von Sauerstoff umgeben im Oxidationszustand (2+) vorliegt. Photolumineszenzmessungen an Zn1-xCoxO-Proben zeigten die für die Präsenz von Sauerstoff-Fehlstellen charakteristische breite grüne Lumineszenzbande