Dynamics and combustion of single aluminium agglomerate in solid propellant environment

Aluminized composite propellant used in solid rocket motors contain a lot of aluminium particles because high combustion energy is generated and propulsion efficiency increases by burning aluminium particles. The combustion of aluminum occurs in a significant portion of the combustion chamber and produces aluminum oxide smokes and residues that are carried into the flowfield. Agglomerates have non-spherical shape, and consist of aluminium droplet and oxide particle (oxide cap) attached to the droplet. Unlike the liquid droplet ignition, the solid oxide film blocks the liquid aluminum from the penetration of the oxidizer hence prevents the particle from its ignition. Development of robust models of aluminum particle dynamics is essential in the design of advanced propulsion systems. The mathematical model of two-phase flow around a single aluminum droplet with oxide cap is developed. The model solves the continuity, momentum, energy and species continuity equations simultaneously to obtain the species and temperature profiles and the burning time of droplet. The results of numerical simulations are compared with predictions from semi-empirical correlations and computational data

Application of Photothermal and Photoacoustic Spectroscopy for the Monitoring of Aqueous Dispersions of Carbon Nanomaterials

Photothermal  and  optoacoustic  spectroscopy  in their  state-of-the-art  techniques—multiwavelength, scanning  and  transient—are  used  for  complex investigation  and analysis  (chemical  analysis  and the  estimation  of  physicochemical  properties and size)  of  novel  carbon  materials—fullerenes  and nanodiamonds—and  their aqueous  dispersions  as promising biomedical nanosystems. The estimation of the cluster size and the possibilities to determine subnanogram  amounts  of  both nanodiamonds  and fullerenes  by  these  techniques  are  shown.  The comparison  of fullerene  solutions  in  various solvents,  toluene, N-methylpyrrolydone and  water, is made.  The  advantages  of  the  photothermal  and optoacoustic  techniques  over conventional spectroscopies  and  the  current  limitation  are discussed. The necessity to develop robust  models for  transient  and  imaging  photothermal  techniques is outlined

РЕЗУЛЬТАТЫ ТРАНСФОРАМИНАЛЬНОЙ ЭНДОСКОПИЧЕСКОЙ ДИСКЭКТОМИИ ПРИ ГРЫЖАХ МЕЖПОЗВОНКОВЫХ ДИСКОВ ПОЯСНИЧНО-КРЕСТЦОВОГО ОТДЕЛА ПОЗВОНОЧНИКА

Introduction. Lumbar disc herniation is a frequent pathology and surgical target. Endoscopic discectomy becomes more popular due to minimally invasive surgical technique. There is a deficit of scientific papers dedicated to analysis of potential for endoscopic discectomy depending on the specifics of spinal anatomy and degenerative changes.The purpose of the study was to evaluate the efficacy of transforaminal endoscopic discectomy (TED) in comparison with microdiscectomy (MD) and to specify factors determining complications and failures.Materials and methods. The authors performed randomized controlled study where main group of patients included data on prospective examination of 101 patients after TED procedure for lumbar intervertebral disc herniation. Age of patients ranged from 19 to 81 years with average of 41,4±12,6 years. Control group included data of retrospective examination of 153 patients that were operated by the same surgeon in the period from 201 till 2104 with microdiscectomy procedure. Age of patients ranged from 18 to 77 years with average of 47,8±11,3 years. Inclusion criteria were as follows: surgical procedure at the same level of the primary intervertebral herniation. Exclusion criteria were: degenerative spinal canal stenosis, spondylolisthesis, spine deformity.Results. Clinical outcomes after TED demonstrated no difference from MD procedure. No factors of significant influence on outcomes after surgical procedure were observed. The main group was characterized by more cases of revisions and conversions of endoscopic into open procedures (13,9%) which was related to mistakes in transforaminal approach due to features of intervertebral joints and foramina anatomy resulting in impossibility to achieve adequate spinal canal decompression.Conclusion. Transforaminal endoscopic discectomy is an effective and safe method of lumbar intervertebral herniation treatment. Complications and failures during learning curve of endoscopic procedure are associated with technique drawbacks as well as with mistakes in planning and performing the approach. Congenital alignment of lumbar spine with specific patterns of facets and foramina anatomy dictate technical difficulties with transforaminal approach. Актуальность. Эндоскопическая дискэктомия завоевывает все бóльшую популярность в связи с наименьшей травматичностью доступа. Существует дефицит научных работ, анализирующих возможности ее применения в зависимости от особенностей анатомии позвоночника и дегенеративно-дистрофических изменений.Цель исследования — оценить эффективность трансфораминальной эндоскопической дискэктомии в сравнении с открытой дискэктомией, а также определить факторы, влияющие на развитие осложнений и неудовлетворительные результаты.Материал и методы. Выполнено рандомизированное контролируемое когортное исследование. В основную группу были включены данные проспективного исследования 101 пациента, прооперированных по поводу грыж межпозвонковых дисков поясничного отдела позвоночника с использованием трансфораминальной эндоскопической дискэктомии. Возраст пациентов варьировал от 19 до 81 года, в среднем составил 41,4±12,6 лет. В контрольную группу вошли данные ретроспективного обследования 153 пациентов, оперированных тем же хирургом в 2013–2014 гг. в объеме микродискэктомии. Возраст пациентов варьировал от 18 до 77 лет, в среднем — 47,8±11,3 лет. Критерием включения в исследование являлось хирургическое вмешательство на одном уровне по поводу первичной грыжи МПД. Критерии исключения: дегенеративный стеноз позвоночного канала, спондилолистез, деформация позвоночника.Результаты. Клинические результаты эндоскопической дискэктомии не отличались от результатов микродискэктомии. Факторов, значимо влияющих на результаты оперативного лечения в обеих группах, не выявлено. В основной группе было больше повторных операций и конверсий эндоскопических вмешательств в открытые (13,9%). Это связано с ошибками выполнения трансфораминального доступа вследствие конституциональных особенностей анатомии межпозвонковых суставов и отверстий, в результате которого визуализация и адекватная декомпрессия позвоночного канала были невозможны.Выводы. Трансфораминальная эндоскопическая дискэктомия является эффективным и безопасным методом хирургического лечения межпозвонковых грыж поясничного отдела позвоночника. Осложнения и неудачные результаты оперативного лечения во время освоения эндоскопической хирургии определяются недостатками хирургической техники, а также ошибками в планировании и выполнении трансфораминального доступа. Особенности конституции позвоночника в виде гиперили гиполордоза с характерными изменениями анатомии фасеточных суставов и межпозвонковых отверстий оперелеляют технические трудности при трансфораминальном доступе.

Off-diagonal quark distribution functions of the pion within an effective single instanton approximation

We develop a relativistic quark model for pion structure, which incorporates the non-trivial structure of the vacuum of Quantum Chromodynamics as modelled by instantons. Pions are boundstates of quarks and the strong quark-pion vertex is determined from an instanton induced effective lagrangian. The interaction of the constituents of the pion with the external electromagnetic field is introduced in gauge invariant form. The parameters of the model, i.e., effective instanton radius and constituent quark masses, are obtained from the vacuum expectation values of the lowest dimensional quark and gluon operators and the low-energy observables of the pion. We apply the formalism to the calculation of the pion form factor by means of the isovector nonforward parton distributions and find agreement with the experimental data.Comment: LaTeX; altered version; references and figures added. Published: paper has been accepted for publication in Nucl. Phys.