Experimental set-up to determine air velocity fields using PIV (Particle Image Velocimetry) method

W pracy przedstawiono stanowisko badawcze służące do pomiaru pól prędkości powietrza przepływającego przez fizyczny model kanału wentylacyjnego. Do pomiarów została wykorzystana jedna z metod anemometrii obrazowej - PIV. Pozwala ona uzyskiwać przestrzenne pola wektorów prędkości przepływającego powietrza. Stanowisko zostało zbudowane na potrzeby walidacji modeli numerycznych opisujących badane przez autorów procesy wentylacji. Walidację tę przeprowadza się w celu oceny jakości odwzorowania zjawisk rzeczywistych przez wybrane modele numeryczne. W artykule zaprezentowano również wybrane wyniki pomiarów.This paper presents the experimental set-up using to determine velocity flow measurements by physical model of air duct. Digital Particle Image Velocimetry was used to determine spatial velocity fields of air flow. Experimental set-up was build to validate numerical models which are using in ventilation. Validation is realized to evaluate accuracy of turbulence models applied in numerical simulations. In this paper some of measurements results are presented

Measuring system for model tests of the air flow in the tunnel with the duct system of ventilation

W pracy przedstawiono stanowisko służące do pomiaru pól prędkości powietrza w przypadku stosowania wentylacji lutniowej. Omówiono krótko zastosowanie tego typu wentylacji. Wyniki pomiarowe uzyskiwane na prezentowanym stanowisku służą ocenie jakości odwzorowania zjawisk rzeczywistych przez wybrane modele numeryczne. W swoich pomiarach autorzy wykorzystują jedną z metod anemometrii obrazowej - PIV. Artykuł przedstawia również wybrane wyniki pomiarów oraz porównania z niektórymi modelami numerycznymi.This paper presents the experimental set-up using to determine velocity flow measurements in tunnel with ventilation pipe. Briefly using the ventilation of this type was discussed. Measuring results get on the presented setup serve the quality assessment of copying real occurrences by chosen numerical models. Particle Image Velocimetry was used to determine spatial velocity fields of air flow. In this paper some of measurements and numerical calculations results are presented

Experimental and numerical studies of air flow in the dead-end working – validation of turbulence models

W artykule przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych i analiz numerycznych przepływu powietrza przez laboratoryjny model komory przewietrzanej wentylatorem wolnostrumieniowym. Pomiary prędkości przepływu wykonane przy użyciu metody PIV (Particle Image Velocimetry) wykorzystano do walidacji wybranych modeli turbulencji. Zamieszczono wyniki pomiarów i symulacji numerycznych przepływu powietrza w komorze o długości wynoszącej 2,0 m oraz 3,25 m (skala geometryczna modelu 1:10). Porównano zmierzone wartości dwóch składowych wektora prędkości przy średniej prędkości strugi wlotowej równej 21,2 m/s (Re=108 000) oraz 35,4 m/s (Re=180 000). Z uwagi na kształt tworzonego przez strugę nawiewną pola prędkości, w obszarze przepływu można wyróżnić dwie strefy z przepływem recyrkulacyjnym. Pierwsza strefa sięga na odległość około 1,0 m od wlotu strugi powietrza. W dalszej odległości od wlotu formułuje się druga strefa z wirem o przeciwnym do pierwszego kierunku wirowania. Przedstawiony obraz przepływu kształtuje się zarówno przy dwu, jak i trzymetrowej długości kanału ślepego, jak również dla różnych prędkości wlotowych strugi powietrza o liczbach Reynoldsa z przedziału 100 000÷200 000. Wykazano jakościową zgodność wyników symulacji numerycznych uzyskanych przy użyciu modelu turbulencji RSM (Reynolds Stress Model) z pomiarami. Przy stosowaniu tego modelu, średni błąd w prognozowanych wartościach składowych wzdłużnych prędkości wynosił 35%÷40%.This paper presents the results of experimental and numerical study of air flow through the laboratory model of the mining chamber ventilated by a jet fan. The measurements of the components of the velocity vector were used to validate the selected turbulence models. The results of measurements and numerical simulation of airflow within the chamber with a length of 2,0m and 3,25m (geometrical scale of the model 1:10) have been presented. The measured values of the two components of the velocity vector with the average velocity of the inlet air stream equal to 21,2m/s (Re = 108 000) and 35,4m/s (Re = 180 000) have been compared. In the velocity field formed by the inlet air stream, two zones with recirculating flow in the flow domain can be distinguished. The first zone extends over a distance of approximately 1.0 m from the inlet. In the further distance from the inlet a second vortex of the opposite direction to the former is formed. Such a configuration of the velocity field is characteristic for both two and three-meter channel length as well as for different velocities of the inlet air stream of Reynolds numbers of 100 000¸200 000. The numerical simulation results obtained with the use of the Reynolds Stress Model are qualitatively consistent with the measurements. Using this model, the average error in the forecast values of longitudinal velocity components was about 35%÷40%

Eksperymentalna i numeryczna analiza przepływu powietrza przez skrzyżowanie kanałów w kształcie litery T

This paper presents the results of experimental and numerical investigations of air flow through the crossing of a mining longwall and ventilation gallery. The object investigated consists of airways (headings) arranged in a T-shape. Maintained for technological purposes, the cave is exposed particularly to dangerous accumulations of methane. The laboratory model is a certain simplification of a real longwall and ventilation gallery crossing. Simplifications refer to both the object’s geometry and the air flow conditions. The aim of the research is to evaluate the accuracy with which numerical simulations model the real flow. Stereo Particle Image Velocimetry (SPIV) was used to measure all velocity vector components. Three turbulence models were tested: standard k-ε, k-ε realizable and the Reynolds Stress Model (RSM). The experimental results have been compared against the results of numerical simulations. Good agreement is achieved between all three turbulence model predictions and measurements in the inflow and outflow of the channel. Large differences between the measured and calculated velocity field occur in the cavity zone. Two models, the standard k-ε and k-ε realizable over-predict the measure value of the streamwise components of velocity. This causes the ventilation intensity to be overestimated in this domain. The RSM model underestimates the measure value of streamwise components of velocity and therefore artificially decreases the intensity of ventilation in this zone. The RSM model provides better predictions than the standard k-ε and k-ε realizable in the cavity zone.Przedmiotem badań jest walidacja wybranych modeli CFD (Computational Fluid Dynamics) przy przepływie powietrza przez laboratoryjny model skrzyżowania kanałów w kształcie litery T. Stanowisko laboratoryjne przedstawia uproszczony model skrzyżowania ściany z chodnikiem wentylacyjnym. Przyjęto, że przepływ powietrza jest ustalony i izotermiczny. Dla tych warunków z równości liczb Reynoldsa w modelu i obiekcie rzeczywistym wynika warunek podobieństwa uśrednionych pól prędkości (przy załozeniu nieściśliwości powietrza). Pomiar składowych wektora prędkości wykonano metodą SPIV (Stereo Particle Image Velocimetry). W pracy testowano trzy modele turbulencji: standardowy model k-ε, jego modyfikację k-ε „realizable” oraz model naprężeń Reynoldsa (Reynolds Stress Model). Obliczenia numeryczne dla warunków identycznych jak w eksperymencie wykonano przy zastosowaniu programu FLUENT. Zadawalającą zgodność pomiędzy pomiarami i obliczeniami wszystkimi trzema modelami turbulencji uzyskano w kanałach zarówno po stronie dopływu jak i wypływu strumieniem powietrza ze skrzyżowania. Natomiast w strefie wnęki żaden z testowanych modeli nie wykazał pełnej zgodności z wynikami eksperymentalnymi. Do oszacowania dokładności z jaką symulacje numeryczne odwzorowują przepływ rzeczywisty w strefie wnęki wykorzystano wskaźnik charakteryzujący czas zaniku cząstek znacznikowych wprowadzonych do przepływu. Obliczenia wykonano dla dwóch modeli turbulencji: standardowego k-ε oraz modelu RSM. Czas potrzebny do rozrzedzenia początkowej koncentracji gazu znacznikowego do określonego poziomu - w przedziale koncentracji względnej od 0,3 do 0,1 - uzyskany z obliczeń standardowym modelem k-ε jest krótszy o 32%-27% od czasu wynikającego z pomiarów podczas gdy model RSM przeszacowuje wartości mierzone wartości koncentracji gazu o 18%-27%. Dwa z testowanych modeli, mianowicie standardowy k-ε i k-ε „realizable” przeszacowują mierzone wartości składowych wzdłużnych wektora prędkości. Konsekwencją tego jest sztuczne zawyżenie intensywności wentylacji we wnęce. Z kolei model RSM niedoszacowuje mierzone wartości składowych wzdłużnych wektora prędkości co powoduje zaniżenie rzeczywistej intensywności wentylacji tej strefy. Z przeprowadzonych badań wynika, że w obszarze wnęki rezultaty uzyskane modelem RSM są bliższe do wartości mierzonych niż prognozowane standardowym modelem k-ε i modelem k-ε „realizable”

Pomiar prędkości powietrza przepływającego przez laboratoryjny model skrzyżowania ściany z chodnikiem nadścianowym dla potrzeb walidacji kodów CFD

In this study results of the experimental and numerical research of the air flow through a system of T- -shape ventilation ducts have been presented. The laboratory model is a certain simplification of the system of the intersection of the long wall and the ventilation gallery. Simplifications refer both to the object's geometry such as the rectangular shape of the cross-section of the workings as well as the lack of elements constituting the long wall and heading equipment along with the air flow conditions such as the lack of air inflow from the goaf domain. The laboratory model consists of the inlet channel (the final part of the long wall), the cavity and the outlet channel (the ventilation gallery) at the end of which a fan has been installed. The aim of the conducted research is an attempt to evaluate the accuracy with which numerical simulations map the real flow. Velocity measurements have been conducted using the PIV method (Particle Image Velocimetry). The point of the measurement lies in the introduction of marker particles to the flowing fluid. Their movement is monitored by a CCD camera perpendicular to the illuminated plane. Digital registration and image correlation allows for the determination of the velocity vectors in the whole flow area. Numerical simulation of the air flow for identical conditions such as during experimental research has been carried out with the CFD methods (Computational Fluid Dynamics) and with the use of the FLUENT software. In the study two turbulence models have been tested: standard k-epsylon and the RNG k-epsylon model. Measurements have been conducted for an average flow velocity equal to 9,85 m/s, and so for Reynolds number equal to 148 600. The experimental results have been compared to the results of numerical simulations. The conducted research allows for evaluation of accuracy with which the numerical simulations map the real flow. The greatest differences between the measured and calculated velocity field occur in the cavity zone. In this part of the flow domain the standard k-epsylon model imitates the conditions of the real flow better than the RNG k-epsylon model. The velocity field at the beginning of the outlet channel is calculated with satisfactory accuracy, however, in the zone of the secondary flow differences between the measurements and calculations are meaningful. In this part of the flow domain the consistency of measurements and calculations is arrived at with the use of the RNG k-epsylon model.W pracy prezentowane są wyniki badań eksperymentalnych i numerycznych przepływu powietrza przez układ przewodów wentylacyjnych (wyrobisk) w kształcie litery T. Model laboratoryjny jest pewnym uproszczeniem układu wyrobisk skrzyżowania ściany z chodnikiem wentylacyjnym. Uproszczenia dotyczą zarówno geometrii obiektu jak i warunków przepływu. Stanowisko laboratoryjne składa się z kanału dolotowego (końcowy fragment ściany), wnęki i kanału wylotowego (chodnik wentylacyjny) na którego końcu zainstalowano wentylator pracujący w trybie ssącym. Celem przeprowadzonych badań jest próba oszacowania dokładności z jaką symulacje numeryczne odwzorowują przepływ fizyczny. Pomiary prędkości wykonywano metodą PIV (Particle Image Velocimetry). Istota pomiaru polega na statystycznym oszacowaniu ruchu cząstek wskaźnikowych wymieszanych z powietrzem, których ruch rejestrowany jest przez kamerę cyfrową. Cyfrowa rejestracja i korelacja obrazów cząstek umożliwia określenie składowych wektora prędkości w całym obszarze przepływu. Symulację numeryczną przepływu powietrza, dla warunków identycznych jak w badaniach eksperymentalnych wykonano metodą CFD (Computational Fluid Dynamics) przy użyciu programu FLUENT. W pracy testowano dwa modele turbulencji: standardowy k-epsilon i jego modyfikację model RNG k-epsilon. Pomiary wykonano dla średniej prędkości przepływu równej 9,85 m/s czyli przy liczbie Reynoldsa wynoszącej 148 600. Wyniki eksperymentalne porównano z wynikami symulacji numerycznych. Wykonane badania pozwalają na ocenę dokładności z jaką symulacje numeryczne odwzorowują przepływ rzeczywisty. Największe różnice między zmierzonym i obliczonym polem prędkości występują w strefie wnęki. W tej części obszaru przepływu model k-epsilon lepiej niż RNG k-epsilon przybliża warunki rzeczywistego przepływu. Pole prędkości w kanale dolotowym jak i na początku kanału wylotowego obliczane jest z zadawalającą dokładnością jakkolwiek w strefie przepływu wtórnego różnice pomiędzy pomiarami i obliczeniami są znaczące. Dobrą zgodność pomiarów z obliczeniami w tym fragmencie obszaru przepływu uzyskuje się przy użyciu modelu RNG k-epsilon

Anterior Gradient 2 (AGR2) Induced Epidermal Growth Factor Receptor (EGFR) Signaling Is Essential for Murine Pancreatitis-Associated Tissue Regeneration

<div><p>A recently published study identified <i>Anterior Gradient 2 (</i>AGR2) as a regulator of EGFR signaling by promoting receptor presentation from the endoplasmic reticulum to the cell surface. AGR2 also promotes tissue regeneration in amphibians and fish. Whether AGR2-induced EGFR signaling is essential for tissue regeneration in higher vertebrates was evaluated using a well-characterized murine model for pancreatitis. The impact of AGR2 expression and EGFR signaling on tissue regeneration was evaluated using the caerulein-induced pancreatitis mouse model. EGFR signaling and cell proliferation were examined in the context of the AGR2^-/- <i>null</i> mouse or with the EGFR-specific tyrosine kinase inhibitor, AG1478. In addition, the Hippo signaling coactivator YAP1 was evaluated in the context of AGR2 expression during pancreatitis. Pancreatitis-induced AGR2 expression enabled EGFR translocation to the plasma membrane, the initiation of cell signaling, and cell proliferation. EGFR signaling and tissue regeneration were partially inhibited by the tyrosine kinase inhibitor AG1478, but absent in the AGR2^-/- <i>null</i> mouse. AG1478-treated and AGR2^-/- <i>null</i> mice with pancreatitis died whereas all wild-type controls recovered. YAP1 activation was also dependent on pancreatitis-induced AGR2 expression. AGR2-induced EGFR signaling was essential for tissue regeneration and recovery from pancreatitis. The results establish tissue regeneration as a major function of AGR2-induced EGFR signaling in adult higher vertebrates. Enhanced AGR2 expression and EGFR signaling are also universally present in human pancreatic cancer, which support a linkage between tissue injury, regeneration, and cancer pathogenesis.</p></div

Pancreatitis-associated tissue regeneration is dependent on EGFR signaling.

<p>(A) immunohistochemistry of phosphorylated EGFR (green) and nuclear EGR1 (red) as biomarkers of cell signaling. Nuclear MKI67 (red) reflected cell proliferation. Pancreatitis was induced in wild-type (wt), wild-type pretreated with AG1478, or AGR2^-/- <i>null</i> (ko) mice. The wild-type mice were 6–8 weeks of age whereas the AGR2^-/- <i>null</i> were 3 weeks old. Pancreases were harvested 1 day after the caerulein injections. The nuclei were stained blue with DAPI. Scale bars = 50 μm. (B-C) quantitation of EGR1 (B) and MKI67 (C) nuclear localization. Each point represents the mean determination of at least ten images from each animal. Only nuclei within pancreatic acini were quantified. Closed red circles = wt + saline control; open red box = wt + caerulein; shaded red box = wt + caerulein + AG1478; filled blue circles = ko + saline control; open blue box = ko + caerulein. Black bar represents the mean. Colored error bars represent the standard error of the mean. (D) relative pancreatic mRNA expression for AREG and EGR1 as determined by RT-qPCR. Values are relative to the wt-saline controls. **** = p-value < .00001; * = p-value < .05. Error bars represent 1 standard deviation.</p

Pancreatitis-induced AGR2 expression activates YAP1, but not the progenitor-associated transcription factor, SOX9.

<p>Pancreatitis was induced with 1 day of 8 hourly injections and the mice were sacrificed on Day 1. (A-B) detection of nuclear YAP1 (A) and SOX9 (B) with and without pancreatitis in 6–8 week old wild-type mice, wild-type mice pretreated with AG1478, or 3-week old AGR2^-/- <i>null</i> (ko) mice. The nucleus is stained with DAPI (blue). Scale bar = 50 μm. The inserts show an enlarged view of only the YAP1 (A) and SOX9 (B) signals. Scale bar = 10 μm. (C-D) quantitation of YAP1 (C) and SOX9 (D) nuclear localization. Each point (C-D) represents the mean determination of at least ten images from one animal. Error bars represent the standard error of the mean. Closed red circles and columns = wt-saline controls; open red box and columns = wt + caerulein; filled light red box and columns = wt + caerulein + AG1478; filled blue circles and columns = ko-saline control; open blue squares and columns = ko + caerulein. (E-F) relative mRNA expression for SOX9 (E) and AXIN2 (F) as determined by RT-qPCR. Values are normalized to that of wild-type saline injected mice without pancreatitis. Error bars represent one standard deviation. NS = not statistically significant; **** = p-vale < .00001; *** = p-value < .0001.</p

Pancreatitis induces AGR2 expression and EGFR translocation to the cell surface.

<p>(A-D) pancreatitis was induced with the 1-day protocol of 8 hourly caerulein injections in 6–8 week old wild-type (wt) and 3-week old AGR2^-/- (ko) mice. (A) total EGFR (green) subcellular localization with and without caerulein-induced pancreatitis as determined by immunohistochemistry and confocal imaging. The nuclei were identified with DAPI stain (blue). Scale bars = 50 μm. (A-B) calreticulin and E-cadherin served as markers for the endoplasmic reticulum and plasma membrane, respectively, and were used to quantify EGFR subcellular location. (B) Columns for wild-type (wt) represent the mean of 10 animals that each contributed 10 images. For the AGR2-ko, 3 animals were studied. Error bars represent the standard error of the mean. (C) AGR2 and EGFR RNA were determined by RT-qPCR. Values were normalized relative to wild-type mice injected with saline. The error bars represent 1 standard deviation. (D) protein immunoblots of pancreatic homogenates for total EGFR, phosphorylated EGFR, AGR2, and ß-actin as a loading control. wt = wild-type; sal = saline control; cae = caerulein; ko = AGR2^-/- <i>null</i>; NS = not statistically significant; **** = p-value < .00001.</p