Ultrastructural visualization of 3D chromatin folding using volume electron microscopy and DNA in situ hybridization.

The human genome is extensively folded into 3-dimensional organization. However, the detailed 3D chromatin folding structures have not been fully visualized due to the lack of robust and ultra-resolution imaging capability. Here, we report the development of an electron microscopy method that combines serial block-face scanning electron microscopy with in situ hybridization (3D-EMISH) to visualize 3D chromatin folding at targeted genomic regions with ultra-resolution (5 × 5 × 30 nm in xyz dimensions) that is superior to the current super-resolution by fluorescence light microscopy. We apply 3D-EMISH to human lymphoblastoid cells at a 1.7 Mb segment of the genome and visualize a large number of distinctive 3D chromatin folding structures in ultra-resolution. We further quantitatively characterize the reconstituted chromatin folding structures by identifying sub-domains, and uncover a high level heterogeneity of chromatin folding ultrastructures in individual nuclei, suggestive of extensive dynamic fluidity in 3D chromatin states

Model numeryczny zjawisk cieplno-przepływowych procesu narastania wlewka COS

The mathematical and numerical simulation model of the growth of the solid metal phase within a continuous cast slab is presented in this paper. The problem was treated as a complex one. The velocity fields are obtained by solving the momentum equations and the continuity equation, whereas the thermal fields are calculated by solving the conduction equation with the convection term. One takes into consideration in the mathematical model the changes of thermophysical parameters depending on the temperature and the solid phase volume fractions in the mushy zone. This formulation of the problem is called a complex model in contrast to the simplified model in which the conduction equation is solved only. The problem was solved by the finite element method. A numerical simulation of the cast slab solidification process was made for different cases of continuous casting mould pouring by molten metal. The influences of cases of the continuous casting mould pouring on the velocity fields in liquid phase and the solid phase growth kinetics of the cast slab were estimated, because these magnitudes have essential an influence on high-quality of a continuous steel cast slab.W pracy przedstawiono model matematyczny i numeryczny narastania fazy stałej we wlewku ciągłego odlewania. Zadanie potraktowano kompleksowo. Pola prędkości otrzymano z rozwiązania równań Naviera-Stokesa i równania ciągłości przepływu, natomiast pola temperatury z rozwiązania równania przewodnictwa z członem konwekcyjnym. Uwzględniono zmianę parametrów termofizycznych od temperatury i od udziału fazy stałej w dwufazowej strefie przejściowej. Takie sformułowanie zadania nazwano modelem złożonym w przeciwieństwie do modelu uproszczonego, w którym rozwiązuje się tylko równanie przewodnictwa. Problem rozwiązano metodą elementów skończonych. Analizie poddano krystalizator o przekroju poprzecznym prostokątnym. Symulacje numeryczne procesu krzepnięcia wlewka wykonano dla różnych wariantów doprowadzenia ciekłego metalu do krystalizatora. Badano w ten sposób wpływ zalewania krystalizatora na pole prędkości w fazie ciekłej i kinetykę narastania fazy stałej wlewka, które mają istotny wpływ na jakość wlewka ciągłego odlewania stali

Modelowanie obróbki cieplnej elementów stalowych z uwzględnieniem ruchów chłodziwa

A mathematical and numerical model of hardening process using the generalized finite difference method for the movement of fluid and heat transport have been proposed in this paper. To solve the Navier-Stokes equation the characteristic based split scheme (CBS) has been used. The solution of the heat transport equation with the convective term has been obtained by a stabilized meshless method. To determine of the phase transformation the macroscopic model built on the basis of CCT diagrams for continuous cooling of medium-carbon steel has been used. The temporary temperature fields, the phase transformation, thermal and structural strains for the heat treated element and the fields of temperature and velocity for the coolant have been determined. The comparative analysis of the results of calculations for the model without taking into account movement of coolant has been carried out. The effect of the notch in the shaft on the cooling rates and fields of the kinetics of the phase transformations has been presented.W pracy zaproponowano model matematyczny i numeryczny zjawisk termicznych oraz ruchów chłodziwa zbudowany z wykorzystaniem uogólnionej metody różnic skończonych. Do rozwiązania równania Naviera-Stokesa wykorzystano metodę rzutowania (CBS). Rozwiązanie równania przewodzenia ciepła z członem konwekcyjnym uzyskano na podstawie stabilizowanej bezsiatkowej metody różnic skończonych. Do modelowania przemian fazowych wykorzystano makroskopowy model zbudowany na podstawie analizy wykresów ciągłego chłodzenia CTPc dla stali średniowęglowej. Dla elementu obrabianego cieplnie określono chwilowe pola temperatury, udziały fazowe, odkształcenia termiczne, strukturalne oraz pala temperatury i prędkości cieczy chłodzącej. Przeprowadzono analizę porównawczą z wynikami obliczeń z ruchem i bez ruchu chłodziwa. W pracy przedstawiono także wpływ wycięcia (rowka na wałku) na pola prędkości chłodziwa oraz na kinetykę przemian fazowych

Symulacja numeryczna przepływu ciekłej stali w kadzi pośredniej urządzenia COS

The mathematical and numerical simulation model of the liquid steel flow in a tundish is presented in this paper. The problem was treated as a complex one. The velocity fields are obtained by solving the momentum equations and the continuity equation, whereas the thermal fields are calculated by solving the conduction equation with the convection term. One takes into consideration in the mathematical model the changes of thermophysical parameters depending on the temperature. The problem was solved by the finite element method. The one-strand slab tundish is used to casting slabs. The internal work space of the tundish was modified by flow control devices. The first device was a striker pad situated in the pouring tundish zone. The second device was a baffle with three holes. The main purpose of using these was to put barriers in the steel flow path as well as give directional metal flow upwards which facilitated inclusion floatation. The visualization of interaction of flow control devices on hydrodynamic conditions was received from numerical simulations. As a result of the computations carried out, the liquid steel flow and steel temperature fields were obtained. The influences of the tundish modifications on the velocity fields in liquid phase of the steel were estimated, because these have essential an influence on high-quality of a continuous steel cast slab.W pracy przedstawiono model matematyczny i numeryczny przepływu ciekłej stali w kadzi pośredniej urządzenia ciagłego odlewania. Zadanie potraktowano kompleksowo. Pola prędkości otrzymano z rozwiązania równań Naviera-Stokesa i równania ciagłości przepływu, natomiast pola temperatury z rozwiązania równania przewodnictwa z członem konwekcyjnym. Uwzględniono zmianę parametrów termofizycznych od temperatury. Problem rozwiązano metodą elementów skończonych. Do rozważań wybrano jednowylewowa kadź pośrednia przeznaczona do odlewania wlewków płaskich. Przestrzeń robocza kadzi pośredniej została zmodyfikowana i zabudowana urządzeniami sterującymi przepływem ciekłej stali. Pierwszym urządzeniem był amortyzator kadzi pośredniej umieszczony w strefie jej zasilania. Drugim urządzeniem była przegroda z trzema oknami przelewowymi. Głównym celem użycia tych urządzeń było umieszczenie przeszkód na drodze przepływu stali wymuszających spokojne mieszanie cieczy metalicznej jak również ukierunkowanie płynięcia metalu w górę umożliwiające flotacyjne unoszenie wtrąceń do warstwy żużla. Wizualizacje oddziaływania zabudowy kadzi pośredniej na warunki hydrodynamiczne uzyskano na podstawie wyników otrzymanych z symulacji komputerowej przepływu ciekłej stali. W wyniku obliczeń numerycznych otrzymano pola predkości i temperatury ciekłej stali. Badano w ten sposób wpływ modyfikacji wnętrza kadzi na pola prędkości w fazie ciekłej stali, które maja istotny wpływ na jakość wlewka ciagłego odlewania

Model of thermal and fluid flow phenomena in the cylindrical inlet channel,

Abstract In the paper, a mathematical and a numerical model of the solidification of a cylindrical slender shaped casting, which take into account the process of filling the mould cavity with molten metal, has been proposed. Pressure and velocity fields were obtained by solving the momentum equations and the continuity equation, while the thermal fields were obtained by solving the heat conduction equation containing the convection term. Next, the numerical analysis of the solidification process of metals alloy in a cylindrical mould channel has been made. In the model one takes into account interdependence the heat transfer and fluid flow phenomena. Coupling of the thermal and fluid flow phenomena has been taken into consideration by the changes of the fluidity function and thermophysical parameters of alloy with respect to the temperature. The influence of the pressure and the temperature of metal pouring on the solid phase growth kinetics were estimated. The problem has been solved by the finite element method