Leading edge vortex formation and detachment on a flat plate undergoing simultaneous pitching and plunging motion: Experimental and computational study

This study focuses on the formation and detachment of a leading edge vortex (LEV) appearing on an airfoil when its effective angle of attack is dynamically changed, inducing additional forces and moments on the airfoil. Experimental measurements of the time-resolved velocity field using Particle Image Velocimetry (PIV) are complemented by a computational study using an URANS (Unsteady Reynolds-Averaged Navier–Stokes) framework. In this framework a transition-sensitive Reynolds-stress model of turbulence, proposed by Maduta et al. (2018), which combines the near-wall Reynolds-Stress model by Jakirlic and Maduta (2015) and a phenomenological transition model governing the pre-turbulent kinetic energy by Walters and Cokljat (2008), is employed. Combined pitching and plunging kinematics of the investigated flat plate airfoil enable the effective inflow angle to be arbitrarily prescribed. A qualitative assessment of flow fields and a quantitative comparison of LEV characteristics in terms of its center position and circulation as well as an investigation of the mechanism causing the vortex to stop accumulating circulation revealed close agreement between the experimental and simulation results. Further considerations of the lift contribution from the pressure and suction side of the airfoil to the overall lift indicates that the qualitative lift evolution is reproduced even if the pressure side contribution is neglected. This reveals important characteristics of such airfoil dynamics, which can be exploited in future experimental studies, where direct aerodynamic force and moment measurements are greatly inhibited by dominating inertial forces

Automation in Surgery: The Surgeons' Perspective on Human Factors Issues of Image-Guided Navigation

Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.This publication is with permission of the rights owner freely accessible due to an Alliance licence and a national licence (funded by the DFG, German Research Foundation) respectively.Image-guided navigation (IGN) systems support the surgeon in navigating through the patients' anatomy. Previous research on IGN has focused on technical feasibility and clinical applications. Yet, as the introduction of IGN corresponds to a partial automation of the surgeon's task, well known issues of human-automation interaction might play a crucial role for the success of IGN as well. The present study represents a first attempt to assess the impact of IGN on four key issues of human automation-interaction, i.e., workload, situation awareness, trust, and skill degradation, from the surgeons' perspective. A nation-wide survey among 213 German surgeons from 94 different hospitals was conducted. Results revealed (1) a workload-shift due to IGN rather than a reduction of workload, (2) benefits of IGN with respect to situation awareness, (3) comparatively high levels of perceived reliability, trust and reliance, and (4) skill degradation as a possible risk, albeit only for inexperienced surgeons

Wie sicher ist eine Laryngektomie aus chirurgischer Sicht?

Einleitung: Die Laryngektomie ist ein häufig angewendetes Operationsverfahren bei Patienten mit einem fortgeschrittenen Karzinom des Larynx oder Hypopharynx. Dennoch gibt es derzeit nur wenige Untersuchungen zum perioperativen Patientenmanagement, intra- und postoperativen Komplikationen, sowie Morbidität der betroffenen Patienten nach dem o.g. Eingriff.Material und Methoden: Es wurden retrospektiv die Daten von insgesamt 67 Patienten nach einer Laryngektomie und beidseitiger Neck dissection erfasst. In 9 Fällen erfolgte zusätzlich zur Laryngektomie eine Rekonstruktion des Pharynx mittels Lappenplastik. Klinische, radiologische und pathologische Daten sowie Komplikationen wurden im perioperativen Verlauf ausgewertet.Ergebnisse: Komplikationen zeigten sich in insgesamt 40 Fällen (59,7%), welche in der Mehrzahl der Fälle (n=34) erfolgreich konservativ behandelt werden konnten. 21 Patienten entwickelten im postoperativen Verlauf Wundheilungsstörungen wobei in 7 Fällen eine pharyngokutane Fistelung bestand. In je fünf Fällen konnten kardiovaskuläre Zwischenfälle, sowie Atemwegs-Komplikationen beobachtet werden. Die perioperative Mortalität betrug 3%. Schlussfolgerung: In dem vorliegenden Patientenkollektiv zeigte sich eine akzeptable postoperative Morbidität sowie eine geringe Mortalität nach Laryngektomie und Neck dissection. Die Laryngektomie kann als ein sicheres chirurgisches Therapieverfahren angesehen werden.Der Erstautor gibt keinen Interessenkonflikt an

Compensating effects of operator fatigue due to sleep loss through collaborative team work in a control room situation

Objectives/Introduction: Sleep deprivation is associated with impaired individual cognitive performance. Although team performance is also widely common in occupational settings requiring adverse working times, research on the effects of fatigue on team performance is scarce. We investigated how sleep deprivation affects team performance in a simulated control room expecting that operators’ performance is less deteriorated by fatigue when collaborating in a cooperative team than when working alone. Methods: Sixty-six healthy volunteers (32 females, mean age ± SD: 26 ± 5 years) were randomly assigned to small groups of 3 members and underwent a sleep laboratory study for 5 consecutive days. Each participant performed a simulated control room task including a monitoring task (monitoring for system failures requiring sustained attention) and a diagnosis task (identifying the cause of system failures by logical reasoning) once during daytime after 1 h of wakefulness (baseline), and once during the circadian low after 19 h of wakefulness (sleep deprivation). Three team conditions (solo, i.e. working alone, cooperative team, competitive team) were applied. Results: In the monitoring task, mixed-model analysis showed slower reaction times and less accuracy under sleep deprivation than during baseline (both p < .001), and faster responses, but less accuracy in the solo condition than in both team conditions (both p < .001). There was no interaction between sleep and team condition for both performance indicators. In the diagnosis task, participants were slower when sleep deprived compared to baseline (p < .001), and in both team conditions compared to solo (both, p < .001). There was a significant interaction effect between sleep and cooperative team condition for accuracy (p < .001), but not for the competitive team condition and not for speed. In contrast to solo work participants in the cooperative team condition were even more accurate under sleep deprivation than during baseline. Conclusions: Sleep deprivation combined with an adverse time of day affects not only individual performance, but also team performance in a control room simulation. Though team work was associated with longer response times than solo work, working collaboratively on a task appears to protect against some effects of fatigue on logical reasoning

Wie wirkt sich Müdigkeit auf die Teamleistung von Operatoren/innen im Kontrollzentrum aus?

Zu den Anforderungen an Operator/innen in Kontrollzentren zählt die Aufrechterhaltung der Leistungsfähigkeit auch unter ungünstigen Bedingungen wie Schlafmangel oder während einer Nachtschicht. Während es zahlreiche Studien zu den negativen Auswirkungen von Müdigkeit auf die individuelle Leistung gibt, stand die Zusammenarbeit im Team unter Müdigkeit bisher wenig im Fokus. In einer kontrollierten Laborstudie untersuchten wir, inwieweit Teamarbeit in einem Kontrollzentrumsszenario dazu beitragen kann, individuelle müdigkeitsbedingte Leistungsabfälle von Operator/innen aufzufangen. Insgesamt nahmen 66 Personen in Gruppen von jeweils drei Mitgliedern an der Studie teil. Im Rahmen eines Messwiederholungsdesigns bearbeitete jede Gruppe Aufgaben in einer simulierten Kontrollzentrumsumgebung einmal während einer Nacht ohne Schlaf im zirkadianen Tief und einmal am Tag im ausgeruhten Zustand nach 8 Stunden Schlaf (Basisbedingung). Die Aufgaben umfassten eine Überwachungsaufgabe, in der Aufmerksamkeitsprozesse im Vordergrund standen und eine Diagnoseaufgabe, bei der logisches Schlussfolgern erforderlich war. Diese wurden jeweils 1) individuell, 2) in einer kooperativen und 3) in einer kompetitiven Teambedingung ausgeführt. Während der Zusammenarbeit wurde die Kommunikation aufgezeichnet. Die Ergebnisse des gemischten Modells in der Überwachungsaufgabe zeigten, dass die Versuchsteilnehmer unter Schlafentzug langsamer waren und mehr Fehler machten als in der Basisbedingung. Zudem waren sie im Vergleich zu den Teambedingungen während der Einzelarbeit schneller, aber weniger genau. In der Diagnoseaufgabe waren die Teilnehmer ebenfalls unter Müdigkeit langsamer als im ausgeruhten Zustand sowie langsamer im Team als während der Einzelarbeit. Hinsichtlich der Genauigkeit zeigte sich in der Diagnoseaufgabe ein Interaktionseffekt. Im Gegensatz zur Einzelarbeit waren die Versuchsteilnehmer während der Teamarbeit unter Schlafentzug sogar noch genauer als in der Basisbedingung. Dieser Effekt trat allerdings nur in der kooperativen Teambedingung, aber nicht in der kompetitiven Bedingung auf. Zudem stellte sich heraus, dass die Teammitglieder in der kooperativen Bedingung ihre Kommunikation an die durch den Schlafmangel veränderte Situation anpassten. Die Ergebnisse implizieren, dass nicht nur die individuelle Leistungsfähigkeit, sondern auch die Teamleistung während einer Nachtschicht im zirkadianen Tief beeinträchtigt ist. Obwohl Müdigkeit sowohl bei Einzel- als auch bei Teamarbeit zu verlangsamten Reaktionen führt, kann eine kooperative Zusammenarbeit Müdigkeitseffekte in Bezug auf Fehlerhäufigkeit teilweise kompensieren