Axisymmetric plasma plume characterization with 2D and 3D particle codes

The expansion of a rarefied axisymmetric plume emitted by a plasma thruster is analyzed and compared with a 3D Cartesian-type and a 2D cylindrical-type simulation code, both based on a particle-in-cell formulation for the heavy species and a simple Boltzmann-type model for the electrons. The first part of the paper discusses the 2D code numerical challenges in the moving of particles, their generation within the cells, and the weighting to the nodes, caused by the radial non-uniformity and the singular and boundary character of the symmetry axis. The second part benchmarks the 2D code against the 3D one for a high-energy, unmagnetized plume with three major species populations (injected neutrals, singly-charged and doubly-charged ions) and three minor species populations (constituted by particles coming from collisional processes, such as the charge-exchange reactions). The excellent agreement found in the results proves that both plume codes are capable of simulating, with a reasonable noise level, heavy particle populations differing by several orders of magnitude in number density. For simulations with a comparable level of accuracy, the 2D code presents a ten-fold gain in computational cost, although the symmetry axis remains its weakest point, due to particle depletion there and the related weighting noise

On heavy particle-wall interaction in axisymmetric plasma discharges

The effects of heavy particle-wall interaction on a cylindrical plasma source discharge are investigated, through hybrid particle-in-cell/fluid simulations. The bulk plasma is considered quasineutral with isothermal electrons, and with no secondary electron emission from the walls. The neutral gas wall reflection model is shown to play a major role in determining the conditions for a self-sustained and stationary plasma discharge. A hysteresis cycle on the injection mass flow rate is found when neutrals deviate from a purely diffuse reflection at the walls, with the mass utilization efficiency changing up to 20% between purely specular and diffuse scenarios. However, as the ratio of ionization mean free path to macroscopic length is decreased, the neutral-wall reflection model becomes irrelevant. Finally, even small deviations from unity of the ion energy accommodation coefficient at the walls are seen to have a major impact on both the ion and neutral distribution functions, and ultimately the mass utilization efficiency. This behavior stresses out the importance of a precise experimental determination of this parameter for accurate simulations.This paper has been funded mainly by Comunidad de Madrid/FEDER/FSE, through the PROMETEO-CM project, Grant No. Y2018/NMT-4750. Additional support came from the ESPEOS project, funded by the Agencia Estatal de Investigación (Spanish National Research Agency), under Grant No. PID2019-108034RB-I00/AEI/10.13039/501100011033

Calidad de datos de estaciones meteorológicas automáticas ubicadas en tres estados de México

El objetivo del presente trabajo fue aplicar algunos procedimientos para evaluar la calidad de datos provenientes de diferentes estaciones meteorológicas automáticas (EMA) ubicadas en tres estados de la república mexicana. Se obtuvieron datos meteorológicos diarios de estaciones automáticas ubicadas en los siguientes puntos: una en el estado de México, cinco en Guanajuato, y una en Sinaloa. Los procedimientos utilizados para la temperatura máxima, media y mínima, y radiación global fueron la prueba de rango flexible o efeméride meteorológica; para las variables temperatura y humedad relativa se empleó la prueba de consistencia interna; a la variable temperatura se le aplicó la prueba de salto térmico y de ceros; a la humedad relativa, la prueba de consistencia interna y la de persistencia. Para la estación ubicada en Sinaloa, la variable radiación global diaria, en la prueba de rango flexible, presentó 23.25 % de datos erróneos. Los resultados de los procedimientos aplicados a datos históricos de las EMA apoyan en determinar la confiabilidad de la información meteorológica de éstas para su uso

Identificación de curva de escurrimiento en tres microcuencas del río Coatán, Chiapas, México

La metodología de los números de curva de escurrimiento (NC) del Servicio de Conservación de Suelos (SCS) de Estados Unidos (EU) tiene aplicaciones en el campo de la hidrología y se ha extendido ampliamente a muchos países, incluyendo México; sin embargo, dichos valores fueron obtenidos en cuencas de EU y son para categorías muy generales de uso de suelo, por lo que se puede caer en errores al usarlos. En este trabajo se identificaron y compararon los números de curva de escurrimiento de tres microcuencas dentro de la cuenca del río Coatán, en Chiapas, para varios eventos de lluvia que van desde 13 hasta 36 eventos ocurridos durante 2011; dicha cuenca se encuentra en el trópico húmedo de México. Por un lado se utilizaron los valores de tablas del SCS que corresponden a las microcuencas y a sus eventos, haciendo las correcciones respectivas por humedad antecedente y por pendiente y, por otro lado, se calcularon los valores de NC a partir de medición directa de la lluvia y el escurrimiento. Las mediciones se realizaron con pluviógrafo y limnígrafo establecidos cerca de la microcuenca y a la salida de ella, respectivamente. Se compararon ambos NC, los obtenidos a partir de la medición (69 para Vega de los Gatos, 55 Progreso y 72 Chanjalé) y los de las tablas (79 para Vega de los Gatos, 79 Progreso y 78 Chanjalé) del SCS y se encontraron diferencias significativas entre sus medias. Estos resultados se atribuyen a que al usar las tablas del SCS no se tiene el uso de suelo que se requiere y se tiene que usar subjetivamente el más cercano, originando imprecisiones

Comparación de modelos para estimar la presión real de vapor de agua

La presión real de vapor de agua es una variable básica para estimar la evapotranspiración de los cultivos, uno de los componentes del ciclo hidrológico;sin embargo es difícil y cara de medir de forma directa, por lo que se recurre enla práctica a estimaciones basadas en la temperatura y relaciones sicrométricas. Elobjetivo del presente trabajo fue realizar una comparación de diferentes métodosconvencionales para el cálculo de la presión real de vapor y compararlos con lasestimaciones realizadas con dos tipos de redes neuronales artificiales: feedforwardbackpropagation y radial basis function. Se usaron datos meteorológicos de cuatroestaciones del Distrito 075, localizadas en el Valle del Fuerte, al norte del estadode Sinaloa, México. Los resultados indican que la red neuronal artificial tipo radialbasis function (escenario E4) mostró ser el mejor método en la estimación de lapresión actual de vapor de agua

Análisis de sequías meteorológicas en la cuenca del río Fuerte, México

Castillo-Castillo, M., Ibáñez-Castillo, L. A., Valdés, J. B., Arteaga-Ramírez, R., & Vázquez-Peña, M. A. (enero-febrero, 2017). Análisis de sequías meteorológicas en la cuenca del río Fuerte, México. Tecnología y Ciencias del Agua, 8(1), 35-52. En este trabajo se realiza un análisis temporal y espacial de la sequía en la cuenca del río Fuerte para el periodo de 1961 a 2012. La cuenca del río Fuerte se ubica al noroeste de México, en la zona de baja presión, donde coinciden en latitud los grandes desiertos del mundo; en la parte alta de la cuenca viven diversos grupos indígenas en condiciones de pobreza y en la parte baja se ubica una zona agrícola bajo riego muy importante. Se calcularon dos índices de sequía: (1) el Índice Estandarizado de Precipitación (SPI) y (2) el Índice Estandarizado de Precipitación-Evapotranspiración (SPEI); ambos índices fueron calculados en 14 estaciones del área de estudio para escalas de 3, 6, 12 y 24 meses. Se utilizaron datos de precipitación, y temperatura mínima y máxima para el cálculo. Los índices fueron calculados y analizados temporal y espacialmente. Los resultados mostraron que las sequías han alterado su patrón de ocurrencia y se presentan con mayor frecuencia, intensidad y duración en las últimas décadas. Se encontraron dos periodos de sequías extremas: de 1999 a 2004 y de 2011 en adelante. El SPEI define mejor los periodos secos y presenta un comportamiento más estable que el SPI, además muestra una tendencia más clara del aumento en la intensidad de la sequía en los últimos años, producto de la reducción de la precipitación y el aumento de las temperaturas

Pronóstico de caudales con Filtro de Kalman Discreto en el río Turbio

Se propuso la implementación del algoritmo del Filtro de Kalman Discreto (DKF) junto con un modelo autorregresivo con entrada exógena (ARX) para realizar el pronóstico de caudales a corto plazo con 24, 48, 72 y 96 horas de anticipación en la cuenca del río Turbio, localizada en el estado de Guanajuato y parte del estado de Jalisco, México, vulnerable a inundaciones durante los periodos de lluvias que se presentan normalmente en la zona. La información de precipitación y caudal disponible con las que se realizaron los pronósticos corresponde a las series de los años 2003 y 2004. Los resultados obtenidos indican que los pronósticos realizados un paso hacia adelante, es decir, con un tiempo de 24 horas de anticipación, presentaron los mejores ajustes en términos de Nash-Sutcliffe, MSE y RMSE, que los pronósticos realizados a 48, 72 y 96 horas de anticipación

lme4GS: An R-Package for Genomic Selection

Genomic selection (GS) is a technology used for genetic improvement, and it has many advantages over phenotype-based selection. There are several statistical models that adequately approach the statistical challenges in GS, such as in linear mixed models (LMMs). An active area of research is the development of software for fitting LMMs mainly used to make genome-based predictions. The lme4 is the standard package for fitting linear and generalized LMMs in the R-package, but its use for genetic analysis is limited because it does not allow the correlation between individuals or groups of individuals to be defined. This article describes the new lme4GS package for R, which is focused on fitting LMMs with covariance structures defined by the user, bandwidth selection, and genomic prediction. The new package is focused on genomic prediction of the models used in GS and can fit LMMs using different variance–covariance matrices. Several examples of GS models are presented using this package as well as the analysis using real data

Momento Económico (17-18)

En este número Temas de hoy, 2/ Encuentro sobre la Deuda Externa de America Latina y el Caribe, México, Alonso Aguilar, 3/ Fernando Carmona, 5/ Heberto Castillo. 6/ Gantón Garcia Cantú, 7/ Pablo Gómez, 8/ Sergio Méndez Arceo, 9/ Carlos Tello, 11/ Mario J. Zepeda Martinez, 12/ Argentina, Enrique Garcia Vázquez, 16/ Adolfo Pérez Esquivel, 20/ Brasil, Frei Betto, 22/ Ecuador, Blanca Chancoso, 24/ El Salvador, Guillermo Ungo, 25/ República Dominicana, Juan Bosch, 27/ Venezuela, Miguel Ángel Capriles, 28/ Organismos Económicos Latinoamericanos, Homero L. Hernández, 3