Modeling of thermoelectric module operation in inhomogeneous transient temperature field using finite element method

This paper is the result of research and operation modeling of the new systems for cooling of cutting tools based on thermoelectric module. A copper inlay with thermoelectric module on the back side was added to a standard turning tool for metal processing. For modeling and simulating the operation of thermoelectric module, finite element method was used as a method for successful solving the problems of inhomogeneous transient temperature field on the cutting tip of lathe knives. Developed mathematical model is implemented in the software package PAK-T through which numerical results are obtained. Experimental research was done in different conditions of thermoelectric module operation. Cooling of the hot module side was done by a heat exchanger based on fluid using automatic temperature regulator. After the calculation is done, numerical results are in good agreement with experimental. It can be concluded that developed mathe-matical model can be used successfully for modeling of cooling of cutting tools

Climate change modifies carbon sequestration in copper-polluted forest soils

Soil carbon (C) storage is a key ecosystem function which can provide globally important services such as climate regulation. The effect of climate change on the restoration of soil C storage potential on post-mining land, where the development of both soil and vegetation starts de novo, is still insufficiently understood. In this work we discuss how the recent changes of climate, effectuating temperature increase and overall habitat xerophytization have, during about 40 years, markedy modified the course of spontaneous succession and concomitantly the soil C sequestration potental in a model floodplain severely altered by long-term deposition of sulphidic waste from a copper (Cu) mine. Excessive Cu strongly reduces turnover of soil organic matter and adversely affects the revegetation process. Natural floods in this complex geomorphic setup on the other hand bring both pollutants and deficient nutrients to the affected floodplain. As the recent climate changes reduce the intensity of natural floods, two very different but highly specialized forest types are developing along the microelevation gradient (transects perpendicular to water channel) with up to 3-fold different topsoil C sequestration. This work shows how climate change can increase the vunerability of spontaneous restoration process primarily by reducing nutrient fluxes

Non-linear transient heat conduction analysis of insulation wall of tank for transportation of liquid aluminum

This paper deals with transient non-linear heat conduction through the insulation wall of the tank for transportation of liquid aluminum. Tanks designed for this purpose must satisfy certain requirements regarding temperature of loading and unloading, duringtransport. Basic theoretical equations are presented, which describe the problem of heat conduction finite element analysis, starting from the differential equation of energy balance, taking into account the initial and boundary conditions of the problem. General 3-D problem for heat conduction is considered, from which solutions for two- and one-dimensional heat conduction can be obtained, as special cases. Forming of the finite element matrices using Galerkin method is briefly described. The procedure for solving equations of energy balance is discussed, by methods of resolving iterative processes of non-linear transient heat conduction. Solution of this problem illustrates possibilities of PAK-T software package, such as materials properties, given as tabular data, or analytical functions. Software alsooffers the possibility to solve non-linear and transient problems with incremental methods. Obtained results for different thicknesses of the tank wall insulation materials enable its comparison in regards to given conditions

The Effects of Aggressive Environments on the Properties of Fly Ash based Geopolymers

This paper analyzes the effects of two different aggressive environments, concentrated ammonium nitrate solution (480 g/dm(3)) and sodium sulphate solution (50 g/dm(3)), on the structure and mechanical strength of fly ash based geopolymers. Geopolymer samples were subjected to the aggressive solutions over a period of 365 days. It was found that exposure to the NH4NO3 and Na2SO4 solutions caused small decrease in geopolymer strength (10-20 %). The most valuable insight into the structural changes caused by testing of the geopolymer samples in the aggressive solutions was provided by means of Si-29 MAS NMR. It was found that the immersion of geopolymer samples in the NH4NO3 solution caused breaking of Si-O-Al bonds in the aluminosilicate geopolymer gel structure. On the other hand, treatment of the geopolymer samples with the Na2SO4 solution resulted in breaking of Si-O-Si bonds in geopolymer gel structure and leaching of Si. It was concluded that the major changes in the geopolymer structure were associated with the changes in the pH values of aggressive solutions during the testing

Olanzapine-focus on the cardiometabolic side effects

In this article, we review the recent findings concerning weight gain, diabetes mellitus (DM), hyperlipidemia, cardiovascular side effects in patients receiving olanzapine. It will consider the OLZ is associated with an increase in metabolic syndrome or cardiovascular events, and knowledge of these risks is crucial for further monitoring of patients with OLZ-treatment. Although it is one of the most commonly prescribed and effective AATPs, olanzapine causes the most weight gain and metabolic impairments in humans. As not-ed with glucose abnormalities and antipsychotics, olanzap-ine has the greatest propensity for causing proatherogenic hyperlipidemia. The mechanism of dyslipidemia with OLZ is poorly understood, but OLZ has been shown to increase lipogenesis, reduce lipolysis, and enhance the antilipolytic effects of insulin in adipocytes. Olanzapine can induce car-diomyopathy in selected patients. Taken together, all mentioned data indicate that interventions aimed at the amelioration of obesity and cardiovascular illness need to be as multipronged and complex as the contrib-uting psychosocial, behavioural, and biological factors that make obesity and cardiovascular illness more likely in patients with severe mental illness, including schizophrenia

Silicon increases iron use efficiency in cucumber – a strategy 1 model plant

Silicon (Si) and iron (Fe) are respectively the second and the fourth most abundant minerals in the earth’s crust. While the essentiality of Fe has been discovered in the middle of the 19th century, Si is still not fully accepted as an essential element for higher plants. Due to poor Fe availability for higher plants, especially in alkaline and calcareous soils, Fe deficiency represents a major limiting factor for crop production worldwide, affecting both crop yield and quality, with a strong negative impact on human health. Here we investigated the key physiological, biochemical and molecular parameters involved in the processes of root acquisition and tissue utilization of Fe by cucumber (Cucumis sativus L.), as both Strategy 1 model and Si-accumulating species. Silicon nutrition increased the accumulation of apoplastic Fe and Fe-mobilizing compounds in roots, as well as upregulated the expression of genes (AHA1, FRO2, IRT1) encoding the main components of the reduction-based Fe uptake machinery (Pavlovic et al., 2013). In leaves, Si affected relative Fe distribution by enhancing Fe remobilization from old leaves via increased NA accumulation and expression of the YSL1, which stimulated Fe chelation and its retranslocation to younger leaves (Pavlovic et al., 2016). This for the first time demonstrated a new beneficial role of Si, i.e. in increasing nutrient acquisition, transport and utilization by crops. References: Pavlovic J., Samardzic J., Kostic L., Laursen K.H., Natic M., Timotijevic G., Schjoerring J.K., Nikolic M. (2016): Ann. Bot. 118, 271-280. Pavlovic J., Samardzic J., Maksimović V., Timotijevic G., Stevic N., Laursen K.H., Hansen T.H., Husted S., Schjoerring J.K., Liang Y., Nikolic M. (2013): New Phytol. 198, 1096-1107

A novel framework for fluid/structure interaction in rapid subjectspecific simulations of blood flow in coronary artery bifurcations

Background/Aim. Practical difficulties, particularly long model development time, have limited the types and applicability of computational fluid dynamics simulations in numerical modeling of blood flow in serial manner. In these simulations, the most revealing flow parameters are the endothelial shear stress distribution and oscillatory shear index. The aim of this study was analyze their role in the diagnosis of the occurrence and prognosis of plaque development in coronary artery bifurcations. Methods. We developed a novel modeling technique for rapid cardiovascular hemodynamic simulations taking into account interactions between fluid domain (blood) and solid domain (artery wall). Two numerical models that represent the observed subdomains of an arbitrary patient-specific coronary artery bifurcation were created using multi-slice computed tomography (MSCT) coronagraphy and ultrasound measurements of blood velocity. Coronary flow using an in-house finite element solver PAK-FS was solved. Results. Overall behavior of coronary artery bifurcation during one cardiac cycle is described by: velocity, pressure, endothelial shear stress, oscillatory shear index, stress in arterial wall and nodal displacements. The places where (a) endothelial shear stress is less than 1.5, and (b) oscillatory shear index is very small (close or equal to 0) are prone to plaque genesis. Conclusion. Finite element simulation of fluid-structure interaction was used to investigate patient-specific flow dynamics and wall mechanics at coronary artery bifurcations. Simulation model revealed that lateral walls of the main branch and lateral walls distal to the carina are exposed to low endothelial shear stress which is a predilection site for development of atherosclerosis. This conclusion is confirmed by the low values of oscillatory shear index in those places

Establishment and in-house validation of stem-loop rt pcr method for microrna398 expression analysis

MicroRNAs (miRNAs) belong to the class of small non-coding RNAs which have important roles throughout development as well as in plant response to diverse environmental stresses. Some of plant miRNAs are essential for regulation and maintenance of nutritive homeostasis when nutrients are in excess or shortage comparing to optimal concentration for certain plant species. Better understanding of miRNAs functions implies development of efficient technology for profiling their gene expression. We set out to establish validate the methodology for miRNA gene expression analysis in cucumber grown under suboptimal mineral nutrient regimes, including iron deficiency. Reverse transcription by "stem-loop" primers in combination with Real time PCR method is one of potential approaches for quantification of miRNA gene expression. In this paper we presented a method for "stem loop" primer design specific for miR398, as well as reaction optimization and determination of Real time PCR efficiency. Proving the accuracy of this method was imperative as "stem loop" RT which consider separate transcription of target and endogenous control. The method was verified by comparison of the obtained data with results of miR398 expression achieved using a commercial kit based on simultaneous conversion of all RNAs in cDNAs

Silicon and Iron Differently Alleviate Copper Toxicity in Cucumber Leaves

Copper (Cu) toxicity in plants may lead to iron (Fe), zinc (Zn) and manganese (Mn) deficiencies. Here, we investigated the effect of Si and Fe supply on the concentrations of micronutrients and metal-chelating amino acids nicotianamine (NA) and histidine (His) in leaves of cucumber plants exposed to Cu in excess. Cucumber (Cucumis sativus L.) was treated with 10 mu M Cu, and additional 100 mu M Fe or/and 1.5 mM Si for five days. High Cu and decreased Zn, Fe and Mn concentrations were found in Cu treatment. Additional Fe supply had a more pronounced effect in decreasing Cu accumulation and improving the molar ratio between micronutrients as compared to the Si supply. However, the simultaneous supply of Fe and Si was the most effective treatment in alleviation of Cu-induced deficiency of Fe, Zn and Mn. Additional Fe supply increased the His but not NA concentration, while Si supply significantly increased both NA and His whereby the NA:Cu and His:Cu molar ratios exceeded the control values indicating that Si recruits Cu-chelation to achieve Cu tolerance. In conclusion, Si-mediated alleviation of Cu toxicity was directed toward Cu tolerance while Fe-alleviative effect was due to a dramatic decrease in Cu accumulation

Лековити потенцијал биљака које акумулирају силицијум

Силицијум (Si) је четворовалентни металоид који због својих полупроводничких својстава има важну улогу у модерним електронским уређајима. Силицијум је на другом месту по заступљености хемијских елемената у земљиној кори, али је његово кружење у природи веома споро. Овај хемијски елеменат је неопходан за људе, животиње и неке алге, попут дијатомеја. Иако поједине биљне врсте акумулирају силицијум у количинама значајно већим од неопходних елемената (хранива) попут азота, фосфора или калијума, овај по много чему посебан и користан елеменат још увек није сврстан у групу биљних хранива. Код копнених биљака (Embryophyta), постоји различита заступљеност силицијума у ткивима. Маховине (Bryophyta) и папратњаче (Pteridophyta) акумулирају силицијум у концентрацијама и преко 5% суве масе. Код скривеносеменица (Angiospermae), монокотиле (Liliopsida), по правилу, акумулирају веће количине силицијума (0,5-5% суве масе), посебно траве (Poales) и оштрике (Cyperales), док дикотиледоне биљке (Magnoliopsida) у већини случајева одликује ниска концентрација силицијума у ткивима (испод 0,2% суве масе), са изузетком редова Urticales, Ericales, Lamiales, Myrtales, Caryophyllales и Cucurbitales, чији поједини представници акумулирају и веће количине силицијума (преко 0,5% суве масе). Биљке усвајају силицијум из земљишта искључиво у облику недисосоване силицијумове киселине (H4SiO4), што је и једини биоприступачни облик силицијума за све живе организме, укључујући и људска бића. До сада су у корену биљака окарактерисана два различита транспортна протеина за силицијум и то: Lsi1 (аквапорински канал), који транспортује H4SiO4 у симпласт корена и Lsi2 (анјонски транспортер), који је одговоран за траспорт силицијума изван ендодермиса (зона Каспаријевих трака) и пуњење ксилемских судова. Даљи транспорт силицијумове киселине одвија се ксилемом и погоњен је транспирационом струјом, која уједно и привремено спречава полимеризацију силицијумове киселине при концентрацијама изнад 2,5 mM. У надземним органима и ткивима силицијумoва киселина полимеризује до аморфних структура сличних минералу опалу, од којих су изграђене тзв. фитолитне структуре, које дају механичку чврстоћу надземном делу биљке. Благотворно дејство силицијума код биљака изложених стресу подробно је документовано у литератури. Тако је показано да биљке третиране силицијумом показују повећану отпорност на последице глобалних климатских промена (суша, температурни екстреми, УВ зрачење), кисела и заслањена земљишта, токсичне концентрације алуминијума, арсена и тешких метала, али и на недостатак и вишак (дисбаланс) хранива. Улога силицијума у отпорности биљака на стрес изазван биотичким чиниоцима (хербиворни инсекти и биљни патогени) није само механичке природе, већ третман силицијумом појачава и биохемијски одговор биљке на нивоу транскрипције, што доприноси појачаној синтези природних фунгицида (фитоалексини) и репелената. Примена силицијума у светској пољопривреди перманентно расте, посебно у органској и биодинамичкој производњи. На пример, силицијум улази у састав неколико рецептура (препарација), које је успоставио творац биодинамичке пољопривреде Рудолф Штајнер (1861-1925); затим, смеша млевених крављих рогова и кварца (501) и прах раставића (508). Поред тога, све више се говори и о важној улози силицијума, односно фитолита у секвестрирању угљендиоксида (CO2) из атмосфере. Процењује се да секвестарциони потенцијал фитолита за угљеник у светској копненој биомаси износи око 157 милиона тона CO2 годишње. За разлику од познатих штетних последица удисања силиконског праха и микровлакана код људи (опструктивно плућно обољење – силикоза), односно проблема у варењу сточне хране богате силицијумом код преживара, много се мање пропагирају корисна својства силицијума за људе и животиње. Силицијум је градивни елеменат који је неопходан за биосинтезу колагена и гликозоаминогликана и стога улази у састав колагених ткива, као што су: кости, плућа, васкуларни органи, мишићна влакна, кожа, нокти, коса, итд. Просечан дневни унос силицијума у облику биоприступачне силицијумове киселине износи од 9 до 14 mg, док су дневне потребе за силицијумом много веће и износе од 15 до 40 mg у зависности од пола, узраста и телесне масе. Истраживања показују да дневни унос од најмање 25 mg силицијума доприноси здрављу костију и превенцији остеопорозе. Поред тога, силицијум може да замени калцијум у изградњи костију и крвних судова, чиме се повећава њихова еластичност. Суплементација силицијумом такође доприноси превенцији неуродегенеративних оболења (нпр. Алцхајмерове болести), имајући у виду да у реакцији силицијумове киселине са алуминијумом настају метаболички неактивни алумосиликати, чиме се смањује концентрација слободног алуминијума коме се приписује улога у настанку плакова у мозгу. Силицијуму се приписује и улога у регулацији циклуса ћелија лимфоцита, чиме посредно утиче на имуне и инфламаторне одговоре. Главни извор силицијума у људској исхрани представљају интегралне житарице и њихови производи, који су слабије заступљени у масовној исхрани становништва у Србији, претежно базираној на хлебу и пецивима од белог брашна. Због тога се намеће потреба за додатном суплементацијом силицијумом у циљу побољшања народног здравља. Један од природних суплемената свакако јесу и неке самоникле лековите биљке, које су познате да акумулирају силицијум, као што су нпр. раставићи, коприва (Urtica dioica), кисељак (Rumex acetosella), троскот (Polygonum aviculare), јагорчевина (Primula veris), кокотац или ждраљевина (Melilotus albus), нана (Mentha piperita), матичњак (Melissa officinalis), тимијан (Thymus spp.), врбица црвена (Lythrum salicaria), итд. Ово ревијално предавање има управо за циљ да стручну и ширу јавност упозна са благотворним деловањем силицијума на биљке и људе, као и да подстакне даља истраживања лековитог потенцијала биљака који се заснива на биоактивном силицијуму