BUBBLE DYNAMICS-BASED MODELING OF THE CAVITATION DYNAMICS IN LUBRICATED CONTACTS

Cavitation is a common phenomenon in fluid machinery and lubricated contacts. In lubricated contacts, there is a presumption that the short-term tensile stresses at the onset of bubble formation have an influence on material wear. To investigate the duration and magnitude of tensile stresses in lubricating films using numerical simulation, a suitable simulation model must be developed. The chosen simulation approach with bubble dynamics is based on the coupling of the Reynolds equation and Rayleigh-Plesset equation (introduced about 20 years ago by Someya).Following the basic approach from the author’s earlier papers on the negative squeeze motion with bubble dynamics for the simulation of mixed lubrication of rough surfaces, the paper at hand shows modifications to the Rayleigh-Plesset equation that are required to get the time scale for the dynamic processes right. This additional term is called the dilatational viscosity term, and it significantly influences the behavior of the numerical model.

Funktionelle Analyse von MLO Genen im Rosengenom

Die Rose ist eine der beliebtesten und die ökonomisch bedeutendste Zierpflanze weltweit. Die Produktion von Schnittrosen im Gewächshaus begünstigt die Infektion mit dem Erregr des Echten Mehltaus Podosphaera pannosa (Wallr.: Fr.) de Bary, welche nur durch den wiederholten Einsatz von Fungiziden effektiv bekämpft werden kann. Aufgrund der komplexen Genetik der Rose und der starken Rassenbildung des Pathogens ist die Etablierung von monogenen oder polygenen Resistenzen in Sorten besonders aufwendig und in der Regel nur von begrenzter Wirksamkeit. Die Etablierung einer rassenunspezifischen, rezessiven Nichtwirts-Resistenz, wie sie für die mlo vermittelte Resistenz beschrieben wurde, stellt hier eine hochwirksame Alternative dar. In dieser Arbeit wurden daher vier bereits charakterisierte RhMLO Gene (RhMLO1 bis RhMLO4), die als Kandidaten für die Vermittlung der Mehltau-Anfälligkeit identifiziert wurden, zunächst mittels RNAi vermittelten Gen-Silencings funktionell untersucht. Durch transiente Agrobacterium-Infiltration von Petalen und anschließender Inokulation konnte für alle vier untersuchten RhMLO Gene ein Effekt auf die Vermittlung der Anfälligkeit gegenüber dem Echten Mehltau nachgewiesen werden. Auch in stabil transgenen Linien konnte dies durch quantitative Inokulationen bestätigt werden. Der stärkste Effekt konnte für RhMLO1, gefolgt von RhMLO2, beobachtet werden. Für RhMLO3 und RhMLO4 konnte in ihrer Kombination nur ein schwacher Effekt nachgewiesen werden. Die RhMLO Gene scheinen in der Vermittlung der Anfälligkeit additiv zu wirken. Diese Ergebnisse reihen sich in die Untersuchungen anderer dikotyler Artenein: Auch in A. thaliana und Tomate wurde das Zusammenspiel mehrerer MLO Gene in der Vermittlung der Anfälligkeit gegenüber dem Erreger des Echten Mehltaus beschrieben. Des Weiteren konnte in diesen Arten auch ein unterschiedlich ausgeprägter Effekt der einzelnen MLO Gene beobachtet werden. Durch Genome Editing Methoden ist es heute möglich, gezielte Mutationen in Genen zu setzen und diese so auszuschalten. Für polyploide und vegetativ vermehrte Arten liegen bislang jedoch nur Studien an Kartoffeln vor. Daher wurde in dieser Arbeit die Anwendbarkeit von TALENs und CRISPR/Cas zur gezielten Mutagenese der RhMLO Gene in der Rosa hybrida Sorte 'Pariser Charme' untersucht. Durch Amplifikation der Bindestellen und Auftrennung auf Polyacrylamid-Gelen konnten Insertionen und Deletionen bis auf eine Base genau detektiert werden. Alle stabil transgenen Linien wiesen ein Mosaikmuster an InDels auf und keine vollständige Mutation der RhMLO Allele konnte festgestellt werden. Durch eine kaskadenartige Vermehrung von In-vitro-Sprossen konnte der Anteil an mutierten Sequenzen innerhalb weniger Multiplikationsschritte zum Teil auf bis zu 90 % gesteigert werden. Mittels Hochdurchsatz-Sequenzierung von Amplikons konntedie Abwesenheit von off-target Effekten bestätigt sowie die erzielten Mutationen eingehend analysiert werden. Die vorliegende Arbeit liefert somit wichtige Erkenntnisse und methodische Ansätze für die Erzeugung mehltauresistenter, nicht transgener Rosensorten

Theoretical foundations of a fast simulation method for the contact of rough surfaces

Die Simulation von Kontakten, Reibung und Verschleiß ist für viele Ingenieuranwendungen von großer Bedeutung und stellt oftmals eine große Herausforderung dar. In der vorliegenden Arbeit wird das Kontaktproblem zwischen dreidimensionalen Körpern mit rauen Oberflächen untersucht. Es wird gezeigt, dass die Reduktion der räumlichen Dimension von drei auf eins ohne Verlust der wesentlichen kontaktmechanischen Zusammenhänge möglich ist. Das bedeutet eine immense Einsparung an Berechnungszeit und erlaubt daher die Simulation von Mehrskalensystemen von der Nano- bis zur Makroskala. Der elastische Kontakt wird ausführlich behandelt. Es wird gezeigt, wie die Materialparameter und die Oberflächentopographie umgerechnet werden müssen, damit das eindimensionale Simulationsmodell das Verhalten des ursprünglichen, dreidimensionalen Systems wie gewünscht abbildet. Zudem werden Erweiterungen wie Adhäsion und Schmierung vorgestellt. Der Zustand der Mischreibung ist besonders schwer zu simulieren, da dann sowohl die Deformationen der Körper als auch die Strömung des Schmieröls simultan berechnet werden müssen. Es zeigt sich jedoch, dass Mischreibungszustände durch die Einführung nichtkonservativer Wechselwirkungskräfte berücksichtigt werden können.Simulating contact, friction and wear between rough surfaces is an important problem of modern technologies. This thesis is devoted to the contact problem between two three-dimensional bodies with randomly rough surfaces. It is shown that the spatial dimension of this problem can be reduced from three to one without losing the essential contact properties. This means a huge reduction of computation time and allows the simulation of multi-scale systems including essentially all the scales from the nanometer scale to the macroscopic scale in a single model. The elastic contact is studied in great detail. It is explained how the material parameters and the surface topography have to be transformed correctly from the original three-dimensional problem to the one-dimensional simulation model. Further issues, e.g. adhesion and lubrication, are disscussed. In mixed lubrication the complexity of the problem arises from the need of simultaneously solving for elastic deformations of contacting bodies and fluid flow between the bodies. It is shown that the problem can be considerably reduced in certain cases. It is then possible to model the dynamics of lubrication by non-conservative forces between surface elements depending both on the distance and relative velocity

Discrimination between charcoal from Eucalyptus sp and native species by digital image analysis

A distinção entre carvões produzidos com madeira de eucalipto daqueles produzidos com madeira de espécies nativas é importante para a comercialização, controle e fiscalização da produção de carvão vegetal no Brasil. Este trabalho propõe a aplicação de técnicas de análise de imagens como uma nova ferramenta para auxiliar na separação do carvão de eucalipto em relação àqueles provenientes de outras espécies. Para a realização do trabalho, 18 espécies lenhosas, 6 pertencentes ao gênero Eucalyptus e 12 espécies nativas da Zona da Mata Mineira, foram estudadas. Para cada espécie foram geradas 50 imagens da seção transversal do lenho carbonizado, totalizando 300 imagens para o gênero Eucalyptus e 600 para as espécies nativas. A partir destas imagens foram produzidas 24 imagens-índice, combinação de três diferentes resoluções (número de pixels) e oito diferentes profundidades de imagem (número de bits por pixel). Em seguida, 24 classificadores bayesianos para classes gaussianas foram desenvolvidos utilizando-se características de texturas extraídas das imagens-índice por meio da técnica da matriz de coocorrência de níveis de cinza. A avaliação da classificação foi realizada segundo o método da validação cruzada deixando um vetor de características de fora da fase de treinamento. Em seguida, por meio da matriz de erros, foram obtidos os índices de Exatidão Global e Kappa que foram utilizados para avaliar a significância dos classificadores por meio de um Teste Z. Concluiu-se que os classificadores apresentaram desempenho melhor que uma classificação ao acaso, ao nível de 5% de significância. Verificou-se que os 24 classificadores desenvolvidos acertaram, em média, 98,45% das imagens testadas. A utilização da análise de imagens digitais, portanto, permitiu distinguir satisfatoriamente o carvão produzido com madeira de eucalipto daqueles produzidos com madeiras de espécies nativas.The distinction between chacoal produced with Eucalyptus wood from those produced with native wood is important for the commercialization, control and supervision of charcoal production in Brazil. This work proposes the application of image analysis techniques as a new tool to assist in the separation of Eucalyptus s charcoal compared to those from other species. To conduct the study, we used 18 woody species, six belonging to the genus Eucalyptus and 12 native species in the Zona da Mata Mineira. For each species were generated 50 images of the cross section of charred wood, totaling 300 images for Eucalyptus and 600 for the native species. From these images were produced 24 images-index, combination of three different resolution (number of pixels) and eight different depths of image (number of bits per pixel). Then, 24 Bayesian classifiers for Gaussian classes were developed using texture features extracted from the images-index by the gray level co-occurrence matrix technique. The classification evaluation was performed according to the cross-validation method leaving one sample outside the training phase. Then, through the matrix of errors, were obtained Overall Accuracy and Kappa indexes that were used to evaluating the classifiers significance through a test Z. All classifiers performed better than a random classification, the 5% level of significance. The 24 classifiers developed hit, on average, 98.45% of the images tested. The use of digital image analysis, therefore, allowed to distinguish satisfactorily the chacoal produced from Eucalyptus s wood from those produced with mixed native species.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superio