Genetic algorithm-based calibration of reduced order galerkin models

Low-dimensional models, allowing quick prediction of fluid behaviour, are key enablers of closed-loop flow control. Reduction of the model's dimension and inconsistency of high-fidelity data set and the reduced-order formulation lead to the decrease of accuracy. The quality of Reduced-Order Models might be improved by a calibration procedure. It leads to global optimization problem which consist in minimizing objective function like the prediction error of the model. In this paper, Reduced-Order Models of an incompressible flow around a bluff body are constructed, basing on Galerkin Projection of governing equations onto a space spanned by the most dominant eigenmodes of the Proper Orthogonal Decomposition (POD). Calibration of such models is done by adding to Galerkin System some linear and quadratic terms, which coefficients are estimated using Genetic Algorithm

Applications of 3D PCA method for extraction of mean shape and geometrical features of biological objects set

This article presents application of the Principal Component Analysis method for analysis of geometry of biological objects and computation of three dimensional anthropometric database. In this work as the biological objects the fifteen human femur bones were used. The geometry of each bone was obtained by using 3D structural light scanner. For PCA analysis all objects have to be described with the same FEM mesh. To achieve this, the modified fluid registration was used. PCA decomposes the set of 3D objects into mean geometry and individual features (empirical modes) describing deviations from mean value. In this paper the mean shape and features of real bones were presented and discussed. First Published Online: 14 Oct 201

Reduced order Galerkin models of flow around NACA‐0012 airfoil

The construction of low‐dimensional models of the flow, containing only reduced number of degrees of freedom, is the essential prerequisite of closed‐loop control of that flow. Presently used models usually base on the Galerkin method, where the flow is approximated by the number of modes and coefficients. The velocities are computed from a system of ordinary differential equations, called Galerkin System, instead of Navier‐Stokes equation. In this paper, reduced order models of the flow around NACA‐0012 airfoil are presented. The chosen mode sets include POD modes from Karhunen‐Loeve decomposition (which require previous direct numerical simulation), as well as different eigenmodes from global stability analysis of the flow. First Published Online: 14 Oct 201

Neutrophil gelatinase-associated lipocalin and Cathepsin L as early predictors of kidney dysfunction in children with type 1 diabetes

Wstęp: Celem pracy była ocena stężenia w surowicy i w moczu markerów wczesnego uszkodzenia nerek, to jest lipokainy związanej z żelatynazą neutrofilii (odpowiednio sNGAL i uNGAL) oraz wydalania z moczem katepsyny L (uCathL) u dzieci z cukrzycą typu 1 (DM1) wykazujących normoalbuminurię i filtrację kłębuszkową (eGFR) powyżej 90 ml/min/1,73 m2.Materiał i metody: Grupę badaną stanowiło 63 dzieci ze średnim czasem trwania DM1 wynoszącym 5,16 ± 3,39 roku. Albuminurię oceniano za pomocą wskaźnika albuminowo-kreatyninowego (ACR). eGFR obliczano na podstawie stężenia cystatyny C. Hiperfiltrację kłębuszkową (GH) definiowano jako wartość eGFR > 135 ml/min/1.73 m2.Wyniki: U dzieci z DM1 w porównaniu do grupy kontrolnej wykazano znamiennie wyższe stężenia uNGAL, niższe sNGAL i uCathL. Istotne zmiany stężeń uNGAL i uCathL stwierdzono już u dzieci bez GH i z optymalną kontrolą glikemii (HbA1c < 7,5%). Stwierdzono pozytywną zależność pomiędzy uNGAL, ACR i eGFR oraz pomiędzy uCathL i eGFR.Wnioski: Istotne zmiany w stężeniu markerów wczesnego uszkodzenia nerek to jest sNGAL, uNGAL i uCathL mogą wystąpić u dzieci z DM1 i normoalbuminurią. Zmiany uNGAL i uCathL mogą wystąpić nawet u chorych bez GH oraz wykazujących optymalną kontrolę glikemii. Pierwsze objawy zaburzenia czynności nerek w przebiegu DM1 wydają się wynikać z uszkodzenia cewek nerkowych. (Endokrynol Pol 2014; 65 (6): 479–484)Introduction: The aim of this study was to evaluate serum levels and urinary excretion of neutrophil-gelatinase associated lipocalin (respectively sNGAL and uNGAL) and urinary excretion of Cathepsin L (uCathL) in children with type 1 diabetes mellitus (DM1) who presented normoalbuminuria and the estimated glomerular filtration rate (eGFR) above 90 mL/min/1.73 m2.Material and methods: The study group consisted of 63 children with a diabetes duration of 5.16 ± 3.39 years. The degree of albuminuria was based on urine albumin-to-creatinine ratio (ACR), while eGFR was based on serum cystatin C. Glomerular hyperfiltration (GH) was defined as an eGFR value above 135 mL/min/1.73 m2.Results: Children with DM1 showed significantly higher concentrations of uNGAL, and lower sNGAL and uCathL. Significant changes of uNGAL and uCathL levels were even found in children without GH and with optimal glycaemic control (HbA1c < 7.5%). Positive correlations between uNGAL, ACR and eGFR were shown, as well as between uCathL and eGFR.Conclusions: Significant changes in the concentration of markers of early kidney injury: sNGAL, uNGAL, and uCathL, can occur in children with DM1 and normoalbuminuria. The changes of uNGAL and uCathL can be even found in children without GH and with optimal glycaemic control. The earliest signs of diabetic kidney dysfunction seem to result from tubular damage. (Endokrynol Pol 2014; 65 (6): 479–484)

Metabolic syndrome and type 2 diabetes in 16-years-old boy - case report

Zespół metaboliczny jest silnym determinantem cukrzycy typu 2 oraz czynnikiem ryzyka miażdżycowych chorób układu sercowo-naczyniowego. Podstawowe kryteria rozpoznawania zespołu metabolicznego u dorosłych obejmują: otyłość brzuszną, dyslipidemię, nieprawidłową tolerancję węglowodanów i nadciśnienie tętnicze. W populacji polskiej częstość otyłości oraz zespołu metabolicznego stale wzrasta. Autorzy opisują przypadek 16-letniego chłopca przyjętego do szpitala z powodu przypadkowo ambulatoryjnie stwierdzonej nieprawidłowej glikemii na czczo. Wywiad rodzinny był dodatni w kierunku otyłości, cukrzycy typu 2, nadciśnienia tętniczego, dyslipidemii i choroby niedokrwiennej serca. W badaniu przedmiotowym stwierdzono otyłość brzuszną (BMI 32,9; WHR > 1), cechy acanthosis nigricans oraz podwyższone wartości ciśnienia tętniczego. W badaniach dodatkowych stwierdzono: wartości glikemii między 156 a 296 mg/dl, HbA1c - 10,7%, dyslipidemię oraz podwyższone wartości aminotransferaz. W badaniu ultrasonograficznym jamy brzusznej wykazano cechy stłuszczenia wątroby. Z tego względu u chłopca wprowadzono intensywne leczenie farmakologiczne, przeprowadzono edukację dietetyczną i diabetologiczną, a także ustalono zmiany w stylu życia. Po 6-miesięcznej terapii chłopca ponownie przyjęto do Kliniki w celu wykonania badań kontrolnych. Wyniki badań laboratoryjnych uległy poprawie, mimo że nie nastąpiło obniżenie masy ciała. Zespół metaboliczny należy rozpoznawać jak najwcześniej, ponieważ istnieje wówczas możliwość zastosowania leczenia, by zapobiec rozwojowi cukrzycy typu 2 i jej powikłaniom. Zatem badanie dzieci z nadwagą i otyłością w kierunku zespołu metabolicznego jest konieczne, szczególnie w przypadku stwierdzenia tego zespołu chorobowego w najbliższej rodzinie pacjenta.The metabolic syndrome is associated with increased risk of type 2 diabetes mellitus and atherosclerotic cardiovascular disease. Criteria of metabolic syndrome in adults include central obesity, dyslipidemia, impaired glucose tolerance and hypertension. The incidence of obesity, as well as metabolic syndrome, in population of Poland is increasing. Authors describe the case of 16-year-old boy admitted to the hospital because of accidentally diagnosed impaired fasting glucose. Family history appeared to be positive in terms of obesity, type 2 diabetes mellitus, hypertension, dyslipidemia and ischemic heart disease. Physical examination revealed abdominal obesity (BMI 32.9; WHR > 1), acanthosis nigricans, and elevated blood pressure. The main laboratory findings were as follows: blood glucose levels between 156 and 296 mg/dl; HbA1c - 10.7%, dyslipidemia, and elevated liver enzymes activity. Ultrasound of the abdomen showed signs of fatty liver. Intensive pharmacological treatment, as well as dietetic and diabetic education were performed and modification of the lifestyle was ordered. The boy was readmitted to the hospital after 6 month therapy to perform the control tests. Laboratory findings improved significantly, despite of the weight stability. Metabolic syndrome should be diagnosed early, when effective treatment may prevent the development of type 2 diabetes mellitus and its complications. It is advised to perform tests for elements of metabolic syndrome in overweight and obese children, especially in those with a positive family history

Numerical simulations of the flows past rotating geometries

In the present paper the numerical approach for the modeling of the flow past rotating geometries is presented. Practical methods for two cases are described: the one where whole domain is moving with uniform angular velocity, where the rotation might be included in the governing equations only (in the terms related to Coriolis and centrifugal forces), and the one where part of the domain is rotating, whereas another one is stationary. The second case is illustrated by examples describing the steady and transient flow around a rotating propeller and by a centrifugal pump. Simulations are performed using OpenFOAM CFD solver, with the models covering flow rotation: MRF (multiple reference frame) and AMI (arbitrary mesh interface)