Effects of mesh resolution on the simulation of severe thunderstorm: the need of parallel computing and distributed techniques

In the design of civil structures, it is necessary to consider the effect of the dynamic loads caused by changes in meteorological conditions such as wind speeds or ice deposits. In Argentina, the Standard of the Argentine Electrotechnical Association (AEA, 2006) is used to calculate structures of electrical transmission networks. This Standard specifies the value that must be assigned to the load by effect of the wind. This value is obtained from the meteorological records measured at conventional meteorological stations such as those of the National Meteorological Service. Nevertheless, to t this parameter, it is also necessary to carry out local studies with updated information, considering the roughness and, in certain cases, the relief of the ground. Computational mechanics addresses this problem and is currently being used to estimate the values of maximum winds by simulations of severe meteorological events. However, it is also necessary to evaluate the results of this tool to know its accuracy in relation to the parameters of the numerical model. This work shows the use of the Large-eddy Simulation considering two options in the choice of element size used for a geographical grid domain in the thunderstorm occurred in Aranguren, Argentina, in 1998. In the rst option, a processor is used to compute this event through a 406-meter grid-spacing in horizontal direction and in the second option a four-processor parallel method is used to obtain a more refined 200-meter grid-spacing. The last option allows simulating severe events such as down-burst or vortex occurrence with more details.Fil: Aguirre, Cesar Augusto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigaciones Científicas y Transferencia de Tecnología a la Producción; Argentina. Universidad Nacional de Entre Ríos. Facultad de Ciencias Agropecuarias; ArgentinaFil: Paz, Rodrigo Rafael. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico. Centro de Investigación de Métodos Computacionales; ArgentinaFil: Brizuela, Armando Benito. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigaciones Científicas y Transferencia de Tecnología a la Producción; Argentina. Universidad Nacional de Entre Ríos. Facultad de Ciencias Agropecuarias; Argentin

A preconditioner for the Schur complement matrix

A preconditioner for iterative solution of the interface problem in Schur Complement Domain Decomposition Methods is presented. This preconditioner is based on solving a global problem in a narrow strip around the interface. It requires much less memory and computing time than classical Neumann–Neumann preconditioner and its variants, and handles correctly the flux splitting among subdomains that share the interface. The aim of this work is to present a theoretical basis (regarding the behavior of Schur complement matrix spectra) and some simple numerical experiments conducted in a sequential environment as a motivation for adopting the proposed preconditioner. Efficiency, scalability, and implementation details on a production parallel finite element code [Sonzogni V, Yommi A, Nigro N, Storti M. A parallel finite element program on a Beowulf cluster. Adv Eng Software 2002;33(7–10):427–43; Storti M, Nigro N, Paz R, Dalcín L. PETSc-FEM: a general purpose, parallel, multi-physics FEM program, 1999–2006] can be found in works [Paz R, Storti M. An interface strip preconditioner for domain decomposition methods: application to hydrology. Int J Numer Methods Eng 2005;62(13):1873–94; Paz R, Nigro N, Storti M. On the efficiency and quality of numerical solutions in cfd problems using the interface strip preconditioner for domain decomposition methods. Int J Numer Methods Fluids, in press].Fil: Storti, Mario Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química; ArgentinaFil: Dalcin, Lisandro Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química; ArgentinaFil: Paz, Rodrigo Rafael. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química; ArgentinaFil: Yommi, Alejandra Karina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química; ArgentinaFil: Sonzogni, Victorio Enrique. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química; ArgentinaFil: Nigro, Norberto Marcelo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química; Argentin

Adaptive Simulation of the Internal Flow in a Rocket Nozzle

This work is a first step in the understanding of the interaction process between internal shock waves and the flow transition inside of a rocket nozzle that develops during the engine start-up phase or when the nozzle is operated at over-expanded conditions. In many cases, this transition in the flow pattern produces side loads in the nozzle due to an asymmetric pressure distribution on the wall, being harmful for the rocket´s integrity. To understand this phenomenon, a numerical simulation is performed by solving the three-dimensional Euler equations on unstructured tetrahedral meshes. With this model the computational cost to solve the equations significantly increases, therefore parallel processing is required. Also, an unsteady  h-adaptive refinement strategy is used jointly with a StreamlineUpwind Petrov-Galerkin and a discontinuity capturing scheme, both to keep the size of the fluid flow problem bounded and to sharply resolve the shock wave pattern. The mesh adaptation strategy is introduced. Since its performance is a major concern in the solution of unsteady flow problems, some implementation issues about the data structure chosen to represent the mesh are discussed. Average pressure distributions computed at the wall and the axis of thenozzle for various pressure ratios are analyzed based on experimental and numerical results from other authors.Fil: Garelli, Luciano. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Centro de Investigaciones En Metodos Computacionales. Universidad Nacional del Litoral. Centro de Investigaciones En Metodos Computacionales; ArgentinaFil: Rios Rodriguez, Gustavo Adolfo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Centro de Investigaciones En Metodos Computacionales. Universidad Nacional del Litoral. Centro de Investigaciones En Metodos Computacionales; ArgentinaFil: Paz, Rodrigo Rafael. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Centro de Investigaciones En Metodos Computacionales. Universidad Nacional del Litoral. Centro de Investigaciones En Metodos Computacionales; ArgentinaFil: Storti, Mario Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Centro de Investigaciones En Metodos Computacionales. Universidad Nacional del Litoral. Centro de Investigaciones En Metodos Computacionales; Argentin

A calculation methodology for the determination of the dynamic alongwind response of tall structures under wind action

La optimización de los métodos de cálculo, junto al avance de la tecnología en la construcción de estructuras civiles, permiten actualmente diseñar y construir estructuras cada vez más livianas, de baja rigidez y amortiguamiento, transformándolas en elementos altamente sensibles a los efectos dinámicos inducidos por la acción del viento. El objetivo de este trabajo es el de describir y aplicar una metodología sencilla de cálculo que permita la determinación de la respuesta dinámica longitudinal en el dominio del tiempo de estructuras altas sometidas a la acción del viento. El campo de velocidad de viento se reproduce mediante series de velocidad que incluyen la función de coherencia, para luego transformarlas en fuerzas nodales fluctuantes utilizando el modelo de carga cuasi-estático. Para incluir el efecto de promediado imperfecto asociado a los nodos discretizados, se incorpora además la función de admitancia aerodinámica. Mediante la metodología propuesta se analizan dos estructuras ampliamente estudiadas por otros autores, las cuales consisten en una torre de acero y el CAARC Standard Tall Building. Los resultados así obtenidos presentan concordancia con los reportados por la bibliografía de referencia.The optimization of computing methods along with the advance of construction technology of civil structures, allow nowadays to design and build lighter and low stiffness and damping structures, turning them into elements of high sensitivity against wind-induced dynamic effects. The purpose of this work is to describe and to apply a simple calculation methodology that enables the determination of the longitudinal dynamic response of tall buildings in time domain. The wind velocity field is reproduced by velocity series that incorporate the coherence function which then are transformed into fluctuating nodal forces using the quasi-static loading model. Furthermore, to include the effect of imperfect averaging associated with the discretized nodes, the aerodynamic admittance function is added. Through the proposed methodology two structures widely studied by other authors are analyzed: a steel tower and the CAARC Standard Tall Building. The results thus obtained show agreement with those reported in the literature.Fil: Castro, Hugo Guillermo. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Resistencia. Grupo de Investigación en Mecanica de Fluidos; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: de Bortoli, Mario Eduardo. Universidad Nacional del Nordeste. Facultad de Ingeniería; ArgentinaFil: Paz, Rodrigo Rafael. Livermore Software Technology Corporation.; Estados Unidos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Marighetti, Jorge Omar. Universidad Nacional del Nordeste. Facultad de Ingeniería; Argentin

Pedotransfer function to estimate the soil structural “S” index and spatial variability in an oxisol within a livestock farming system

[Abstract]: Various attributes are often required to build soil quality indicators. However, determining these attributes is time-consuming and requires several specific devices. Thus, it is desirable to develop indexes that express soil quality based on easily determined attributes. The objective of this study was to investigate the spatial variability of the S index and its correlation with other physical and chemical soil attributes to generate a pedotransfer function for estimating the S index. A georeferenced sampling mesh covering 1.4 ha and employing 71 points was installed. The soil samples were collected in 0.00–0.15 m and 0.15–0.30 m deep layers to determine the physical and chemical attributes. The results indicated that the S index was correlated with porosity, carbon stocks, cation exchange capacity, and particle size fractions. However, macroporosity, microporosity, and sand content were the most suitable attributes for the construction of pedotransfer functions. A principal component analysis indicated that the S index was representative of 9.4% and 11.5% of the total variability in the dataset in the respective soil layers. Spherical semivariogram models showed that the S index was spatially dependent and ranged between 84–188 m. The S index maps estimated by the pedotransfer function resemble the observed S values; therefore, the function can be applied in spatial variability studies

Simulación Computacional de la Tormenta Severa Ocurrida en Aranguren - Entre Ríos - Argentina

Muchos problemas de diseño en ingeniería están asociados al conocimiento del efecto del viento en las estructuras dispuestas a la intemperie. Las cargas por efecto del viento son uno de los parámetros de entrada necesarios para el cálculo. Generalmente este parámetro se selecciona en función de la importancia de la obra a partir de las estadísticas de viento obtenidas de los registros de estaciones meteorológicas convencionales como las del Servicio Meteorológico Nacional. En el caso del diseño de las líneas de transmisión de energía eléctrica de alta tensión, existe la norma de la AEA (Asociación Electrotécnica Argentina) que especifica el valor que debe asignarse para la carga por efecto del viento en el diseño de los postes y cables en función de la importancia de la línea. La norma permite que este parámetro sea evaluado en cada región a partir de registros locales de viento y estudios específicos. Existen numerosos trabajos referidos al estudio de vientos extremos en la República Argentina basados en las estadísticas meteorológicas, sin embargo, estas estaciones de medición están muy dispersas geográficamente y existe cierta incertidumbre en la utilización de estos métodos, sobre todo en los casos de relieve complejo, ya que las estadísticas de viento son confeccionadas utilizando el valor de velocidad media en zonas de terreno llano. Este trabajo muestra la utilización de las técnicas de Simulación de las Grandes Escalas como un aporte al estudio del problema, desde un punto de vista más dinámico. Se utilizó un código de Simulación de las Grandes Escalas denominado Advanced Regional Prediction System (ARPS) desarrollado por la Universidad de Oklahoma y el Centro de Análisis y Predicción de Tormentas (CAPS) de Estados Unidos para simular un evento de tormentas severas que produjo el colapso de una línea de transmisión de energía de 132 KV en cercanías de la ciudad de Aranguren (Argentina) el 27 de enero de 1998. Este código permite simular no sólo el campo de viento sino que posee submodelos de cambios de fase del agua y flujos de energía entre la superficie del suelo y la capa límite atmosférica. De los resultados del análisis del campo de viento simulado se desprende que la velocidad máxima que se obtiene en el sitio de colapso es mayor que el valor utilizado para el diseño de la misma. Además, se observan variaciones repentinas en la dirección del viento de casi 180° en menos de 1 minuto producto de la superposición de las corrientes descendentes de nubes convectivas vecinas.Fil: Aguirre, Cesar Augusto. Provincia de Entre Ríos. Centro de Investigaciones Científicas y Transferencia de Tecnología a la Producción. Universidad Autónoma de Entre Ríos. Centro de Investigaciones Científicas y Transferencia de Tecnología a la Producción. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Centro de Investigaciones Científicas y Transferencia de Tecnología a la Producción; Argentina. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Paraná; ArgentinaFil: Paz, Rodrigo Rafael. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Centro de Investigaciones en Métodos Computacionales. Universidad Nacional del Litoral. Centro de Investigaciones en Métodos Computacionales; ArgentinaFil: Martínez Fayo, Jose Maria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Centro de Investigaciones en Métodos Computacionales. Universidad Nacional del Litoral. Centro de Investigaciones en Métodos Computacionales; ArgentinaFil: Rearte, German. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Paraná; ArgentinaFil: Brizuela, Armando Benito. Provincia de Entre Ríos. Centro de Investigaciones Científicas y Transferencia de Tecnología a la Producción. Universidad Autónoma de Entre Ríos. Centro de Investigaciones Científicas y Transferencia de Tecnología a la Producción. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Centro de Investigaciones Científicas y Transferencia de Tecnología a la Producción; Argentin

Computational simulation of a double-deck bus dynamics in a bend turning coupled with crosswind effects

Stability of high-sided road vehicles (trucks, vans, double-deck buses, etc) is highly influenced by crosswinds. Double-deck buses have an increased demand in some countries of Latin America due to their large passenger transportation capability. The variable conditions of the roads and mass distribution of the bus, i.e. vehicle with all passengers in the lower/upper level, empty or full, coupled with the wind action acting on it may lead to dangerous situations. To further understand this subject, a computational fluid dynamics (CFD) simulation of a double-deck bus taking a bend road coupled with crosswind is performed in this work. Some comments about the open source CFD toolbox OpenFOAM implementation to reproduce some dynamics characteristics of the rollover instability are made.Fil: Castro, Hugo Guillermo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Nordeste. Instituto de Modelado e Innovación Tecnológica. Universidad Nacional del Nordeste. Facultad de Ciencias Exactas Naturales y Agrimensura. Instituto de Modelado e Innovación Tecnológica; ArgentinaFil: Adotti, Marcelo Italo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Nordeste. Instituto de Modelado e Innovación Tecnológica. Universidad Nacional del Nordeste. Facultad de Ciencias Exactas Naturales y Agrimensura. Instituto de Modelado e Innovación Tecnológica; ArgentinaFil: Medina, Julian. Universidad Nacional del Nordeste. Facultad de Ingeniería. Departamento de Estabilidad; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Nordeste; ArgentinaFil: Paz, Rodrigo Rafael. Livermore Software Technology Corporation.; Estados Unidos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: del Pin, Facundo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Centro de Investigaciones en Métodos Computacionales. Universidad Nacional del Litoral. Centro de Investigaciones en Métodos Computacionales; ArgentinaFil: Caldichouri, Iñaki. Livermore Software Technology Corporation.; Estados UnidosXII Congreso Argentino de Mecánica ComputacionalSan Miguel de TucumánArgentinaAsociación Argentina de Mecánica Computaciona

Estudio de la Interacción Fluido-Estructura en Tableros de Puentes

El estudio de problemas acoplados, tales como la interacción entre fluido y estructura se ha convertido en los últimos años en un tópico de creciente importancia en la ingeniería. Particularmente, en la ingeniería civil, el flujo de viento atmosférico puede provocar inestabilidades aeroelásticas en puentes de grandes luces, rascacielos y estructuras livianas y esbeltas, donde el amortiguamiento estructural es bajo. En este trabajo se estudia mediante el modelado numérico la interacción entre el viento atmosférico y un tablero de puente, considerando al flujo laminar. El acople entre los sistemas fluido – estructura se realiza de forma débil, utilizando las capacidades del software comercial FLUENT, mediante funciones que deben ser específicamente definidas y mallas dinámicas. Los resultados mostraron concordancia con los obtenidos mediante simulaciones numéricas publicadas en otros trabajos y evidenciaron que el movimiento de flutter en estructuras de baja frecuencia natural es el resultado de las vibraciones inducidas por el desprendimiento de vórtices.Fil: Castro, Hugo Guillermo. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Resistencia; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Adotti, Marcelo Italo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional del Nordeste. Facultad de Ingeniería; ArgentinaFil: Paz, Rodrigo Rafael. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Centro de Investigaciones en Métodos Computacionales. Universidad Nacional del Litoral. Centro de Investigaciones en Métodos Computacionales; ArgentinaFil: de Bortoli, Mario Eduardo. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Resistencia; Argentin

Repaglinide Induces ATF6 Processing and Neuroprotection in Transgenic SOD1G93A Mice

The interaction of the activating transcription factor 6 (ATF6), a key effector of the unfolded protein response (UPR) in the endoplasmic reticulum, with the neuronal calcium sensor Downstream Regulatory Element Antagonist Modulator (DREAM) is a potential therapeutic target in neurodegeneration. Modulation of the ATF6–DREAM interaction with repaglinide (RP) induced neuroprotection in a model of Huntington’s disease. Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a neurodegenerative disorder with no cure, characterized by the progressive loss of motoneurons resulting in muscle denervation, atrophy, paralysis, and death. The aim of this work was to investigate the potential therapeutic significance of DREAM as a target for intervention in ALS. We found that the expression of the DREAM protein was reduced in the spinal cord of SOD1G93A mice compared to wild-type littermates. RP treatment improved motor strength and reduced the expression of the ALS progression marker collagen type XIXα1 (Col19α1 mRNA) in the quadriceps muscle in SOD1G93A mice. Moreover, treated SOD1G93A mice showed reduced motoneuron loss and glial activation and increased ATF6 processing in the spinal cord. These results indicate that the modulation of the DREAM–ATF6 interaction ameliorates ALS symptoms in SOD1G93A mice

Effects of inorganic mercury exposure in the alveolar bone of rats: an approach of qualitative and morphological aspects

Pró-Reitoria de Pesquisa (PACI/PROPESP/UFPA/ Brazil), Brazilian National Council for Scientific and Technological Development (CNPq), Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - Brazil (CAPES) – Finance Cod 001Background: In comparison to organic mercury (MeHg), the environmental inorganic mercury (IHg) can be found in some skin-lightening cosmestics were considered “harmless” for a long time. However, recent studies have shown that long-term exposure to low doses of IHg may affect biological systems. Therefore, this study investigated the effects of IHg long-term exposure to the alveolar bone of adult rats. Methods: Adult Wistar rats were distributed in control and HgCl2 exposed (0.375 mg/kg/day). After 45 days, the rats were euthanized and both blood and hemimandibles were collected. Total blood Hg levels were measured and both inorganic and organic components of the alveolar bone were determined through XRD and ATR-FTIR. The microstructure of the alveolar bone was assessed by using micro-CT and the morphometric analysis was performed by using stereomicroscopy. Results: Alterations in the physicochemical components of the alveolar bone of exposed animals were observed. The bone changes represented a tissue reaction at the microstructural level, such as bone volume increase. However, no significant dimensional changes (bone height) were observed. Conclusion: Exposure to IHg at this dose can promote microstructural changes and alteration in the organic and inorganic components in the alveolar bone.publishersversionpublishe