Repozytorium publikacji - Politechnika Gdańska

Ustawienia strony

english
Repozytorium publikacji
Politechniki Gdańskiej

Pokaż publikacje z roku

Ostatnie pozycje

  • Nonlinearity shaping in nanostructured glass-diamond hybrid materials for optical fiber preforms
    • Grzegorz Stępniewski
    • Pascal Hänzi
    • Adam Filipkowski
    • Monika Janik
    • Mariusz Mrózek
    • Yuriy Stepanenko
    • Robert Bogdanowicz
    • Valerio Romano
    • Alexander Heidt
    • Ryszard Buczyński
    • Mariusz Klimczak
    2023 CARBON

    Nanodiamond integration with optical fibers has proved a compelling methodology for magneto-optics. We reveal that the applicability of nanodiamonds in nonlinear optics goes beyond the previous demonstrations of frequency converters. Instead, we exploit the recently reported volumetric integration of nanodiamonds along the optical fiber core and show that the nonlinear response of glasses can be manipulated by nanodiamonds. By taking the mature z-scan approach we measure the nonlinear absorption and nonlinear refraction of three dielectric materials containing nanodiamonds in different concentrations and sizes. The work begins with nanodiamond-water suspensions, which offer the advantage of rapidly assessing the dependence of the nonlinear refractive index on the nano-particle concentration and size. Subsequently we investigate two fiber preforms based on silica and soft glass doped with nanodiamonds to evaluate the feasibility of nonlinearity shaping. We achieve a nearly 20% reduction of the nonlinear refractive index of fused silica containing trace amounts of nanodiamonds relative to a pristine reference. The demonstration of such a noticeable impact on the nonlinear response of the key optical material widely accepted by ultrafast optics practitioners provides a guideline for future work on the novel concept of negative nonlinearity fibers, which could disrupt the established chromatic dispersion-nonlinearity landscape.

  • NON-LOCAL VOLUMETRIC APPROACH TO ANALYSIS DEFECT'S SHAPE INFLUENCE ON SPECIMENS DURABILITY SUBJECTED TO BENDING AND TORSION
    • Zbigniew Marciniak
    • Ricardo Branco
    • Rui F. Martins
    • Wojciech Macek
    • Dariusz Rozumek
    2023 INTERNATIONAL JOURNAL OF FATIGUE

    The influence of defect features on fatigue behaviour is a complex trivial issue. Although the important advances over the last decades, the dialectical relationship between the defect orientation and durability is not clearly understood. The paper aims at studying the influence of the orientation of elliptical defects on the durability of samples made of C45 steel. Three types of samples with elliptical defects were subjected to cyclic bending and torsion (R = -1) in the form of a one-sided notch oriented at various angles, namely 45, 60 and 90 degrees. The stress analysis was performed using local and non-local methods in order to determine an equivalent stress amplitude. The stress fields surrounding the defects were evaluated via three-dimensional numerical models. Then, the results were compared with the results obtained for smooth samples. The results show that the defect orientation has a higher effect under bending loading than under torsion and that the defects oriented perpendicularly to the longitudinal axis of the specimen are more detrimental.

  • Non-Nutritive Bioactive Compounds in Food of Plant Origin
    • Barbara Kusznierewicz
    2023

    The increasing knowledge on the health benefits of certain food ingredients, in particular, those of plant origin, opened the discussion of the possibility of using edible plants or their active components in the prevention of non-communicable diseases. The health-promoting properties of plant foods are related to the presence of non-nutritive compounds, mainly plant secondary metabolites, which can affect many biological mechanisms critical for the proper functioning of the human body. This chapter presents an overview of the most commonly consumed secondary metabolites found in the food, including phenolics, terpenoids, nitrogen/sulfur-containing compounds such as betalains, purine alkaloids, glucosinolates, and sulfoxides, along with their classification, examples, sources, processing effect, and health benefits.

  • Nonprotein nitrogenous compounds
    • Edyta Malinowska-Pańczyk
    2023

    The non-protein nitrogen (NPN) fraction is an important group of food components for both technological and nutritional reasons. Free amino acids (FAAs), oligopeptides, amines, nucleic acids, and nucleotides, as well as other low-molecular nitrogen-containing components (cyanogenic glycosides, alkaloids, thiazoles, oxazoles, pyrroles, and pyrazines), are found in most foods. Their content depends on many factors, starting from the condition of cultivation and breeding, through the method of obtaining, to the hygienic and storage conditions of raw material and finished product, as well as the applied processing technology. NPNs and the compounds formed during their transformation also create the sensory properties of food. Some of them, such as biogenic amines and nitrosamines, can be harmful to human health.

  • Nonstandard Equivalence Scales and their Applications for European Union Countries
    • Stanisław Maciej Kot
    2023

    The aim of this study is twofold. First, we propose new methods of estimating equivalence scales. We call these methods nonstandard to distinguish them from the standard procedures based on the microeconomic theory of demand systems. Searching for the ‘as simple as possible’ method has been a leitmotiv of this study. Second, we estimate various forms of equivalence scales for 28 European Union (EU) member countries and four non-member European countries from 2004 to 2018.

  • Non-toxic fluorine-doped TiO2 nanocrystals from TiOF2 for facet-dependent naproxen degradation
    • Marta Kowalkińska
    • Karol Sikora
    • Marcin Łapiński
    • Jakub Karczewski
    • Anna Zielińska-Jurek
    2023 Pełny tekst CATALYSIS TODAY

    In the present study, the photocatalytic degradation of naproxen (NPX), which is a nonsteroidal anti-inflammatory drug (NSAID), frequently detected in drinking water, was investigated. The F-doped TiO2 with defined morphology was successfully obtained from TiOF2 and applied for photocatalytic degradation under UV-vis and visible light. All samples were characterised by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, zeta potential, diffuse reflectance spectroscopy, and Brunauer–Emmett–Teller surface area analyses. The effect of morphology on the photocatalytic activity of the F-TiO2 nanostructures with exposed {1 0 1}, {0 0 1} and {1 0 0} facets was studied. Octahedral F-TiO2 particles with exposed {1 0 1} facets revealed the highest photocatalytic activity, and degraded 100% of the initial NPX concentration after 40 min of the photodegradation process under simulated solar light (UV-vis). Moreover, this sample exhibited the highest TOC removal and NPX degradation under visible light (>420 nm). Based on HPLC-MS analysis, it was assumed that {0 0 1} facets present in fluorinated decahedral nanostructures promote the formation of a dimer, which further hinders the mineralisation rate. Therefore, decahedral nanostructures exposing {1 0 1} and {0 0 1} facets revealed lower photocatalytic activity than octahedral F-TiO2 particles with exposed {1 0 1} facets, which is also consistent with DFT studies. Finally, toxicity assessment of post-process suspensions using Microtox bioassay confirmed that fluorine-doped octahedral anatase particles are non-toxic, although fluorine ions were the reactants of the synthesis from TiOF2. Overall results showed the possibility of application of highly efficient and environmentally safe fluorine-doped anatase photocatalysts in improved degradation of naproxen.

  • Non-uniqueness of fracture parameter choice in simulations of concrete cracking at mesoscale level
    • Beniamin Kondys
    • Jerzy Bobiński
    • Ireneusz Marzec
    2023 Pełny tekst ARCHIVES OF MECHANICS

    In the paper a non-uniqueness of fracture parameter choice in simulations of cracking process in plain concrete specimens at mesoscale level under monotonic static loading is analysed. The Finite Element Method is used, where cracks are defined in a discrete way using interface cohesive elements with nonlinear material law including softening. The concrete mesostructure (such as: cement matrix, air voids, aggregates, and Interfacial Transitions Zones (ITZ)) is taken into account. Two benchmarks: Montevideo splitting test (MVD) as a main test and the three-point beam bending test (TPBT) as an auxiliary problem are simulated. Results from 2D calculations are compared with experimental outcomes, especially force-crack opening curves and crack patterns are carefully studied. In the MVD test, the mesostructure of a specimen is taken from X-ray micro-computed tomography scans of real samples. The issue of the proper selection of material parameters for cohesive cracks is investigated. The ambiguity of such a process is presented and discussed. It turns out the numerical simulations can give the same outcome for different values of material parameters. The influence of the selected material parameters and the friction coefficient on results (force–crack opening curves and crack patterns) is also analysed.

  • Novel 2-alkythio-4-chloro-N-[imino(heteroaryl)methyl]benzenesulfonamide Derivatives: Synthesis, Molecular Structure, Anticancer Activity and Metabolic Stability
    • Beata Żołnowska
    • Jarosław Sławiński
    • Mariusz Belka
    • Tomasz Baczek
    • Jarosław Chojnacki
    • Anna Kawiak
    2023 Pełny tekst INTERNATIONAL JOURNAL OF MOLECULAR SCIENCES

    A series of novel 2-alkythio-4-chloro-N-[imino-(heteroaryl)methyl]benzenesulfonamide derivatives, 8–24, were synthesized in the reaction of the N-(benzenesulfonyl)cyanamide potassium salts 1–7 with the appropriate mercaptoheterocycles. All the synthesized compounds were evaluated for their anticancer activity in HeLa, HCT-116 and MCF-7 cell lines. The most promising compounds, 11–13, molecular hybrids containing benzenesulfonamide and imidazole moieties, selectively showed a high cytotoxic effect in HeLa cancer cells (IC50: 6–7 uM) and exhibited about three times less cytotoxicity against the non-tumor cell line HaCaT cells (IC50: 18–20 uM). It was found that the anti-proliferative effects of 11, 12 and 13 were associated with their ability to induce apoptosis in HeLa cells. The compounds increased the early apoptotic population of cells, elevated the percentage of cells in the sub-G1 phase of the cell cycle and induced apoptosis through caspase activation in HeLa cells. For the most active compounds, susceptibility to undergo first-phase oxidation reactions in human liver microsomes was assessed. The results of the in vitro metabolic stability experiments indicated values of the factor t12 for 11–13 in the range of 9.1–20.3 min and suggested the hypothetical oxidation of these compounds to sulfenic and subsequently sulfinic acids as metabolites.

  • Novel Investigation of Higher Order Spectral Technologies for Fault Diagnosis of Motor-Based Rotating Machinery
    • Tomasz Ciszewski
    • Len Gelman
    • Andrew Ball
    • Abdulmumeen Onimisi Abdullahi
    • Biebele Jamabo
    • Michał Ziółko
    2023 Pełny tekst SENSORS

    In the last decade, research centered around the fault diagnosis of rotating machinery using non-contact techniques has been significantly on the rise. For the first time worldwide, innovative techniques for the diagnosis of rotating machinery, based on electrical motors, including generic, nonlinear, higher-order cross-correlations of spectral moduli of the third and fourth order (CCSM3 and CCSM4, respectively), have been comprehensively validated by modeling and experiments. The existing higher-order cross-correlations of complex spectra are not sufficiently effective for the fault diagnosis of rotating machinery. The novel technology CCSM3 was comprehensively experimentally validated for induction motor bearing diagnosis via motor current signals. Experimental results, provided by the validated technology, confirmed high overall probabilities of correct diagnosis for bearings at early stages of damage development. The novel diagnosis technologies were compared with existing diagnosis technologies, based on triple and fourth cross-correlations of the complex spectra. The comprehensive validation and comparison of the novel cross-correlation technologies confirmed an important non-traditional novel outcome: the technologies based on cross-correlations of spectral moduli were more effective for damage diagnosis than the technologies based on crosscorrelations of the complex spectra. Experimental and simulation validations confirmed a high probability of correct diagnosis via the CCSM at the early stage of fault development. The average total probability of incorrect diagnosis for the CCSM3 for all experimental results of 8 tested bearings, estimated via 6528 diagnostic features, was 1.475%. The effectiveness gains in the total probability of incorrect diagnosis for the CCSM3 in comparison with the CCCS3 were 26.8 for the experimental validation and 18.9 for the simulation validation. The effectiveness gains in the Fisher criterion for the CCSM3 in comparison with the CCCS3 were 50.7 for the simulation validation and 104.7 for the experimental validation.

  • Novel sugar-based nickel-tungsten carbide catalysts for dry reforming of hydrocarbons
    • Izabela Wysocka
    • Natalia Czaplicka
    • Ewelina Pawelczyk
    • Jakub Karczewski
    • Joanna Sobczak
    • Zuzanna Bielan
    • Michał Maciejewski
    • Barbara Kościelska
    • Andrzej Rogala
    2023 JOURNAL OF INDUSTRIAL AND ENGINEERING CHEMISTRY

    The search for new materials for dry reforming of hydrocarbons with high activity, stability, and ease of synthesis is still one of the main directions of research in the field of heterogeneous catalysis. Traditional methods of carbide synthesis require the use of combustible gases of petrochemical origin. The search for new catalysts based on renewable and safe carbon sources is highly demanded. Therefore, we report WC and Ni-WC catalysts prepared using glucose, sucrose, fructose and trehalose. The materials were characterized using XRD, AAS, H2-TPR, SEM, TEM, Raman spectroscopy, FTIR, CO2- TPD, TG/DTG BET and BJH methods. The catalytic activity was investigated in the dry reforming of methane and plastics. The sugar type used for the preparation determined crystal structure and therefore catalytic properties of Ni-WC catalysts. The most active and stable catalyst was prepared using sucrose. It was observed that catalysts obtained with the use of sugars containing fructose in their structure are characterized by smaller WC and Ni crystallites, which have a direct impact on high catalytic activity. The catalytic activity of the most active catalyst Ni-WC_S was examined in the dry reforming of plastics.The highest syngas generation was observed for low-density polyethylene reforming reaching 75.58 mmol/g plastic.

  • Novel Tools for Comprehensive Functional Analysis of LDLR (Low-Density Lipoprotein Receptor) Variants
    • Jacek Jasiecki
    • Monika Targońska
    • Anna Janaszak-Jasiecka
    • Magdalena Chmara
    • Monika Żuk
    • Leszek Kalinowski
    • Krzysztof Waleron
    • Bartosz Wasąg
    2023 Pełny tekst INTERNATIONAL JOURNAL OF MOLECULAR SCIENCES

    Familial hypercholesterolemia (FH) is an autosomal-dominant disorder caused mainly by substitutions in the low-density lipoprotein receptor (LDLR) gene, leading to an increased risk of premature cardiovascular diseases. Tremendous advances in sequencing techniques have resulted in the discovery of more than 3000 variants of the LDLR gene, but not all of them are clinically relevant. Therefore, functional studies of selected variants are needed for their proper classification. Here, a single-cell, kinetic, fluorescent LDL uptake assay was applied for the functional analysis of LDLR variants in a model of an LDLR-deficient human cell line. An LDLR-defective HEK293T cell line was established via a CRISPR/Cas9-mediated luciferase–puromycin knock-in. The expressing vector with the LDLR gene under the control of the regulated promoter and with a reporter gene has been designed to overproduce LDLR variants in the host cell. Moreover, an LDLR promoter–luciferase knock-in reporter system has been created in the human cell line to study transcriptional regulation of the LDLR gene, which can serve as a simple tool for screening and testing new HMG CoA reductase-inhibiting drugs for atherosclerosis therapy. The data presented here demonstrate that the obtained LDLR-deficient human cell line HEK293T-ldlrG1 and the dedicated pTetRedLDLRwt expression vector are valuable tools for studying LDL internalization and functional analysis of LDLR and its genetic variants. Using appropriate equipment, LDL uptake to a single cell can be measured in real time. Moreover, the luciferase gene knock-in downstream of the LDLR promotor allows the study of promoter regulation in response to diverse conditions or drugs. An analysis of four known LDLR variants previously classified as pathogenic and benign was performed to validate the LDLR-expressing system described herein with the dedicated LDLR-deficient human cell line, HEK293T-ldlrG1.

  • Novel Versatile Topologies and Design Optimization of Wide-Bandstop Frequency Selective Surfaces for X-Band, Ku-Band and Millimeter-Wave Applications
    • Rao Aziz
    • Sławomir Kozieł
    • Leifur Leifsson
    • Stanisław Szczepański
    2023 Pełny tekst Scientific Reports

    Novel designs of frequency selective surface (FSS) are presented for wideband applications in X, Ku and mmWave (millimeter Wave) bands. Two identical metallic layers of FSS are imprinted on both sides of the RO4003 substrate. The geometry parameters are optimized to maximize the bandstop at the specified in-band maximum transmission level of –10 dB; satisfaction of the latter condition is enforced through appropriate formulation and handling of the design constraints. The proposed structure is versatile and can be readily re-designed for various operating bands. For the sake of illustration, two instances of the FSS were developed. Design 1 exhibits broad bandstop of 9.8 GHz at the X- and Ku-bands, whereas the bandstop of Design 2 is 33.5 GHz at the mmWave band. The two FSS unit cell designs share the same base topology, but specific dimensions are adjusted to operate within the lower and the higher bands, respectively. The unit cell is symmetrical, therefore, ensures an excellent resonance stability performance with respect to different polarizations (TE and TM) and incidence angles. For proof of concept only FSS Design 1 is fabricated and measured in an anechoic chamber. The simulated and measured results exhibit good agreement. Extensive benchmarking against state-of-the-art FSS designs from the literature corroborates the advantages of the proposed topology in terms of design novelty, topological versatility, compact size, and wide bandstop response as compared to the previously available designs.

  • Nowe protokoły transportowe w sieciach IP. Analiza porównawcza wybranych mechanizmów w protokołach SCTP i QUIC
    • Józef Woźniak
    2023 Pełny tekst Przegląd Telekomunikacyjny + Wiadomości Telekomunikacyjne

    Zestaw protokolarny TCP/IP opisuje podstawową koncepcję organizacji pracy Internetu. Z tej racji jest przedmiotem zainteresowania oraz stałych analiz zarówno operatorów, użytkowników, jak też badaczy zagadnień sieciowych, a wreszcie i projektantów, by reagować na pojawiające się nowe potrzeby. Działania takie, przynajmniej częściowo, są wymuszane zarówno przez wymagania nowych multimedialnych aplikacji - na najwyższym poziomie architektury sieciowej, jak też zupełnie nowe możliwości realizacji przekazów - związane z nowymi technologiami transmisyjnymi i technikami odbioru, pozwalającymi, przykładowo na zrównoleglenie przekazów, czy też bezstratne przełączanie pomiędzy kilkoma interfejsami. W artykule pokrótce zasygnalizowano oczekiwania i wymagania związane, w szczególności z nowymi „wielobiektowymi” aplikacjami, jak też ograniczenia wynikające z ogromnej bezwładności, obserwowanej po stronie infrastruktury transportowej sieci IP. Mając na uwadze wspomniane uwarunkowania dokonano charakterystyki wybranych protokołów transportowych typu end-to-end, poświęcając główną uwagę dwóm protokołom realizującym przekazy wielostrumieniowe, a mianowicie SCTP oraz QUIC. Zaprezentowano zarówno wykorzystywane w obu protokołach struktury danych, jak też porównano podstawowe procedury związane z ich pracą. Dokonano też zestawienia cech charakterystycznych obu protokołów, wskazując na zakres ich użyteczności oraz scenariusze użycia.

  • Nowe wyzwania, nowe rozwiązania. Jak przedsiębiorstwo branży IT odnajduje się w erze VUCA?
    • Jakub Majewski
    • Krzysztof Leja
    2023 Pełny tekst e-mentor

    Zmienność, niepewność, złożoność i niejednoznaczność, określane akronimem VUCA (volatility, uncertainty, complexity, ambiguity) towarzyszą funkcjonowaniu każdego przedsiębiorstwa. Jak wykorzystać te nieodłączne cechy otoczenia przedsiębiorstw jako szanse dla ich rozwoju to wy-zwania stojące przed nimi, a zarazem pytanie badawcze artykułu. Celem artykułu jest wykazanie, na przykładzie przedsiębiorstwa branży IT, że analiza zmienności, niepewności, złożoności i nie-jednoznaczności pozwala na zidentyfikowanie kompetencji niezbędnych, aby zagrożenia wykorzystać jako szansę doskonalenia przedsiębiorstwa. Artykuł został opracowany w ujęciu jakościowym. Składają się na nie obserwacja uczestnicząca jednego z Autorów z wykorzystaniem narzędzi umożliwiających diagnozę badanego przedsiębiorstwa z perspektywy cech określanych akronimem VUCA oraz ocena kompetencji, które pozwolą zagrożenia wykorzystać jako szanse. Punktem wyjścia diagnozy jest zwięzły przegląd literatury światowej dotyczącej organizacji w erze VUCA. Podjęta problematyka jest zdaniem Autorów ważna dla przedsiębiorstw różnych branż, dlatego wykorzystane w artykule metody i narzędzia badawcze mogą być pomocne także do diagnozy innych firm, jednak wyniki obecnych analiz nie uprawniają do uogólnień.

  • Numerical Analysis of Seismic Pounding between Adjacent Buildings Accounting for SSI
    • Mehmet Eren Uz
    • Anna Jakubczyk-Gałczyńska
    • Robert Jankowski
    2023 Pełny tekst Applied Sciences-Basel

    The structural pounding caused by an earthquake may damage structures and lead to their collapse. This study is focused on the pounding between two adjacent asymmetric structures with different dynamic properties resting on the surface of an elastic half-space. An exploration of the relationship between the effects of the seismic analysis with the impact response to the torsional pounding between adjacent buildings under different SSI effects has been presented. In this paper, the authors have proposed a procedure for analyzing the response for adjacent buildings subjected to the pounding effects, considering systems with multiple degrees of freedom and modal equations of motion with four types of soil. All the calculations have been performed based on the fourth-order Runge–Kutta method. The novelty of the present study is related to the fact that the rigorous and approximate methods are used to examine the effects of pounding and SSI simultaneously. As a result, these two methods have been thoroughly investigated for both effects and the results have been compared. The results show that the approximate method produces results that are slightly different from those obtained by the rigorous direct integration method in the case of small SSI effects due to an increase in the pounding force. The efficiency of the method is also validated using numerical examples.

  • Numerical analysis of the ostiomeatal complex aeration using the CFD method
    • Dmitry Tretiakow
    • Krzysztof Tesch
    • Karolina Markiet
    • Tomasz Przewoźny
    • Aida Kusiak
    • Dominika Cichońska
    • Andrzej Skorek
    2023 Pełny tekst Scientific Reports

    We aimed to analyse ostiomeatal complex (OMC) aeration using the computational fluid dynamics (CFD) method of simulation based on human craniofacial computed tomography (CT) scans. The analysis was based on CT images of 2 patients: one with normal nose anatomy and one with nasal septal deviation (NSD). The Reynolds-Average Simulation approach and turbulence model based on linear eddy viscosity supplemented with the two-equation k- ω SST model were used for the CFD simulation. As a result, we found differences in airflow velocity through the ostiomeatal complex in patients with a normal nose and those with NSD. In a patient with NSD, the flow is turbulent in contrast to the normal nose (laminar flow). A faster (more intensive) airflow through the OMC was observed in the wider nasal cavity of the patient with NSD than on the narrower side. In addition, we want to emphasise the higher speed of airflow through the apex uncinate process area towards the ostiomeatal complex during exhalation, which, in the presence of secretions in the nose, predisposes to its easier penetration into the sinuses of the anterior group.

  • Numerical Analysis of Turbulent Flow over a Backward-facing Step in an Open Channel
    • Bala Kawa M. Saleem
    • Andam Mustafa
    • Dalshad Ahmed Kareem
    • Mehmet Ishak Yüce
    • Michał Szydłowski
    2023 Pełny tekst Archives of Hydro-Engineering and Environmental Mechanics

    Computational examinations of the flow field in an open channel having a single Backward--Facing Step (BFS) with a constant water depth of 1.5 m were performed. The effects of the expansion ratio, and the flow velocity along the reattachment length, were investigated by employing two different expansion ratios of 1.5 and 2, and eight various flow velocities of 0.5, 1, 2, 3, 4, 5, 7.5 and 10 m/sec in the Computational Fluid Dynamic (CFD) simulations. Commercially available CFD software, ANSYS FLUENT, was used for calculations. The simulation outcomes were verified using experimental results. Moreover, analyses were performed by using two equation turbulence closure models, K-ε family (standard, RNG and realizable), and K-ω family (Wilcox’s and SST K-ω). The analyses have revealed that the reattachment length increases with an increase in the expansion ratio, the flow velocity and the Reynolds number. The results obtained for two expansion rates and eight different flow velocities have shown insignificant differences between one turbulence closure model and the others. Furthermore, it was observed that both velocity and expansion ratios have an effect on the reattachment zone size.

  • Numerical and Clinical Analysis of an Eyeball Injuries under Direc Impact
    • Mateusz Koberda
    • Andrzej Skorek
    • Paweł Kłosowski
    • Marcin Zmuda Trzebiatowski
    • Krzysztof Żerdzicki
    • Paweł Lemski
    • Urszula Stodolska-Koberda
    2023 Pełny tekst International Journal of Occupational Medicine and Environmental Health

    Objectives: The objective of this study was to develop a numerical model of the eyeball and orbit to simulate a blunt injury to the eyeball leading to its rupture, as well as to conduct a comparative analysis of the results obtained using the finite element method against the clinical material concerning patients who had suffered an eyeball rupture due to a blunt force trauma. Material and Methods: Using available sclera biometric and strength data, a numerical model of the eyeball, the orbital contents, and the bony walls were developed from the ground up. Then, 8 different blunt force injury scenarios were simulated. The results of numerical analyses made it possible to identify possible locations and configurations of scleral rupture. The obtained results were compared against the clinical picture of patients hospitalized at the Department of Ophtalmology, Medical University of Gdańsk in 2010–2016 due to isolated blunt force trauma to the eyeball. Results: It has been demonstrated that the extent of damage observed on the numerical model that indicated a possible location of eyeball rupture did not differ from the clinically observed configurations of the scleral injuries. It has been found that the direction of the impact applied determines the location of eyeball rupture. Most often the rupture occurs at the point opposite to the clock-hour/positions of the impact application. The eyeball rupture occurs in the first 7–8 ms after the contact with the striking rigid object. It has been established that the injuries most often affected the upper sectors of the eyeball. Men are definitely more likely to sustain such injuries. Eyeball ruptures lead to significant impairment of visual acuity. Conclusions: This study may contribute to a better understanding of injury mechanisms and better treatment planning. It may also contribute to the development of eyeball protection methods for employees exposed to ocular injuries.

  • Numerical and experimental investigation of guided ultrasonic wave propagation in non-uniform plates with structural phase variations
    • Beata Zima
    • Jochen Moll
    2023 Pełny tekst ULTRASONICS

    The article presents the results of numerical and experimental investigations of guided wave propagation in aluminum plates with variable thickness. The shapes of plate surfaces have been specially designed and manufactured using a CNC milling machine. The shapes of the plates were defined by sinusoidal functions varying in phase shift, which forced the changes in thickness variability alongside the propagation path. The main aim of the study is to analyze the wave propagation characteristics caused by non-uniform thickness. In the first step, the influence of thickness variability on the time course of propagating waves has been analyzed theoretically. The study proves that the wave propagation signals can be determined based on knowledge about the statistical description of the specimen geometry. The histograms of thickness distribution together with the a priori knowledge of the dispersion curves were used to develop an iterative procedure assuming that the signal from the previous step becomes the excitation in the next step. Such an approach allowed for taking into account the complex geometry of the plate and rejecting the assumption about the constant average thickness alongside the propagation path. In consequence, it was possible to predict correctly the signal time course, as well as the time of flight and number of propagating wave modes in specimens with variable thickness. It is demonstrated that theoretical signals predicted in this way coincide well with numerical and experimental results. Moreover, the novel procedure allowed for the correct prediction of the occurrence of higher-order modes.

  • Numerical and quantitative analysis of HIV/AIDS model with modified Atangana-Baleanu in Caputo sense derivative
    • Muhammad Farman
    • Saba Jamil
    • Muhammad Riaz
    • Muhammad Azeem
    • Muhammad Umer Saleem
    2023 Pełny tekst Alexandria Engineering Journal

    Fractional calculus plays an important role in the development of control strategies, the study of the dynamical transmission of diseases, and some other real-life problems nowadays. The time-fractional HIV/AIDS model is examined using a novel method in this paper. Based on the Atangana-concept Baleanu’s of a derivative in the Caputo sense, the current modified fractional derivative operator uses singular and non-local kernels. This new modified fractional operator is given a numerical approximation and applied to the HIV/AIDS model. In the presence of this novel operator, we present some significant analysis for the HIV/AIDS epidemic model. The uniqueness and stability criteria of the model have been demonstrated using the Picard successive approxima- tion approach and Banach’s fixed point theory. The Laplace Adomian decomposition method (LADM) was used to obtain the numerical solution for the modified Atangana-Baleanu Caputo derivative model. The convergence analysis is verified for the proposed scheme. Finally, numerical results and simulations are derived with the proposed scheme for HIV/AIDS model. On the dynam- ics of HIV/AIDS transmission, the effects of many biological parameters are examined

  • Numerical model of human head phantom to ensure dosimetry of dose components for boron neutron capture therapy
    • Edyta Michaś
    • Katarzyna Tymińska
    • Michał A Gryzińaki
    • Janusz Kocik Janusz
    • Ryszard Barczyński
    2023 Pełny tekst RADIATION PROTECTION DOSIMETRY

    Extremely important aspects of the boron neutron capture therapy are, first of all, administering to the patient a boron compound that selectively reaches the neoplastic cells, and in the second step, the verification of the irradiation process. This paper focuses on the latter aspect, which is the detailed dosimetry of the processes occurring after the reaction of thermal neutrons with the boron-10 isotope. The results of computer simulations with the use of a new type of human head phantom filled with a polymer dosimetric gel will be presented in this article.

  • Numerical modeling of quantum dynamical processes
    • Jan Kozicki
    2023 Pełny tekst

    In this dissertation I present a high-precision (15, 18 or 33 decimal places) C++ implementation of quantum dynamics time propagation algorithms for both time-independent and time-dependent Hamiltonian with an inhomogeneous source term. Moreover I present an extension of both algorithms for time propagation to handle arbitrary number of coupled electronic levels. I have performed a careful validation of these implementations comparing my results with numerous reference results such as: a forced harmonic oscillator with an inhomogeneous source term or an atom in an intense laser field. Next, I apply these new algorithms to calculate the rovibrational predissociation in the KLi molecule and compare it with experiment. In doing so I have shown that the KLi quasi-bound state decays exponentially in time and I have described a robust method to calculating the widths of quasi-bound vibrational levels. Also I have calculated the decay in the NaRb dimer using three coupled electronic states. I have performed a fit of this decay to a modified power-law and I have shown that this fit is better than a fit to the exponential decay. I hope that those results are of considerable relevance to the design of experiments.

  • Numerical simulation of cold flow and combustion in a swirl stabilized combustor
    • Milad Amiri
    • Paweł Ziółkowski
    • Kamil Stasiak
    • Mario Ditaranto
    • Samuel Wiseman
    • Dariusz Mikielewicz
    2023

    A numerical simulation model was developed to investigate the cold flow and combustion using Ansys FLUENT 2021R1. The governing equations were solved using the pressure-based method, and pressure–velocity coupling was performed using the SIMPLE method. To model the turbulent process, the RSM model was used. Non-premixed model is chosen to solve the chemical kinetics between fuel and oxigen. Radiation heat transfer was calculated using the DO model, suitable for complex geometries and high optical thickness of radiation mediums while maintaining computational efficiency. The turbulent kinetic energy equation and turbulent dissipation rate equation used a first-order upwind scheme, while the other governing equations employed a second-order upwind scheme. 1.2. Governing equations The flow investigated in this paper obeys three fundamental physical laws: mass conservation, momentum conservation and energy conservation [1]. 1.2.1 Turbulence and Combustion models Since the RSM model accounts for the effects of streamline curvature, swirl, rotation, and rapid changes in strain rate, it has greater potential to give accurate predictions for complex flows. The non-premixed combustion model application scenario is a turbulent diffusion flame, where the oxide and fuel pass through multiple flow paths into the computational region. The transport equation for non-premixed combustion is shown in eq. (1): ∂/∂t (ρf ̅ )+∇.(ρ(vf) ̅ )=∇(μ_t/σ_t ∇f ̅ )+S_m+S_user (1) where ρ denotes the fluid density, v is the average velocity, μ_t denotes the turbulent viscosity, σ_t denotes the equivalent of Pr number, S_m denotes the mass of liquid fuel spray or reaction particles into the gas phase, S_user shows the source items. 1.2.2 Radiation model DO model is adopted as the radiation model for numerical simulation in this paper. DO model equation is shown in eq. (2) [2]. (dI(r ⃗,s ⃗))/ds+(a+σ_s )I(r ⃗,s ⃗ )=an^2 (σT^4)/π+σ_s/4π ∫_0^4π▒〖I(r ⃗,s ⃗ )Φ s ⃗,(s^' ) ⃗)dΩ^' 〗 (2) where r ⃗, s ⃗,s,a,n,σ_s I and T denote the position vector, the scattering direction, the length along the journey, the absorption coefficient, the refraction coefficient, the scattering coefficient, the Stefan Boltzmann's constant (5.67*10–8 W/ (m2⋅K4)), scattering intensity and temperature, respectively. Φ and Ω illustrate the phase function and spatial stereo angle.

  • Numerical simulation of temperature distribution of heat flow on reservoir tanks connected in a series
    • Kazeem Falade Iyanda
    • Hadi Rezazadeh
    • Mustafa Inc
    • Ali Akgül
    • Mujitaba Ibrahim Bshiru
    • Muhammad Bilal Hafeez
    • Marek Krawczuk
    2023 Pełny tekst Alexandria Engineering Journal

    The flow of temperature distribution through a medium in thermodynamic studies plays an important role in understanding physical phenomena in chemical science and petroleum engineering, while temperature distribution indicates the degree of reaction that must be undergone to obtain the final product. Therefore, this paper aims to present and apply the exponential matrix algorithm (EMA), differential transformation algorithm (DTA), and Runge-Kutta (RK5) to simulate the temperature distribution in five heating tanks in series. successive preheating of multicomponent oil solutions. A mathematical model of the energy balance equations of the reservoir is considered. Two computer experiments were performed to test and investigate the relationship between two constant parameters appearing in the model. Numerical simulation of saturated steam temperature of 500 °C and 1000 °C used to heat the tanks and initial temperature of the first tank feed oil are considered. The fluids in the reservoirs were considered homogeneous throughout the experiment and changes in the cell configuration at two constant parameters were presented in the 2D plot control with the use of the MAPLE 18 software package. The study revealed the nature of the temperature distribution that the higher temperature distribution is obtained when heat is transferred from the first tank to the fifth tank and the reverse reaction occurs in all five reservoirs when ψ = 0.0025 and ω = 0.0025 respectively. Numerical results obtained are prototypes of oil temperature distribution performed under laboratory conditions in a thermodynamic experiment.

  • O07 Filaggrin insufficiency renders keratinocyte-derived small extracellular vesicles capable of affecting CD1a-mediated T-cell responses and promoting allergic inflammation
    • Adrian Kobiela
    • Weronika Hewelt-Belka
    • Joanna Frackowiak
    • Natalia Kordulewska
    • Lilit Hovhannisyan
    • Aleksandra Bogucka
    • Rachel Etherington
    • Artur Pirog
    • Irena Dapic
    • Susanne Gabrielsson
    • Sara Brown
    • Graham Ogg
    • Danuta Gutowska-Owsiak
    2023 BRITISH JOURNAL OF DERMATOLOGY

    The association between FLG loss-of-function mutations and the development of atopic dermatitis (AD) indicates that filaggrin is critical to skin barrier function; the mutations are also linked to additional allergic manifestations, but it is unknown how the skin may influence inflammation in distant tissues. Here we investigated the impact of filaggrin insufficiency on keratinocyte-derived exosome-enriched small extracellular vesicles (sEVs) and found that those secreted by filaggrin-knockdown cells are extensively remodelled as a consequence of the abnormal keratinocyte differentiation process. The altered sEV lipidome changes the sEV capacity to promote T-cell responses by direct effect on self-lipid neoantigen generation, modulating the content of permissive (stimulatory) and nonpermissive (inhibitory) CD1a ligands released from the sEV membranes by phospholipase A2. Presentation of those lipids to T cells results in the redirection from a type 1 to a type 2 response. We found that the aberrant sEV lipid composition mirrors a generalized remodelling of cellular lipids resulting from dysregulated expression of multiple enzymes of lipid metabolic pathways, observed both in filaggrin knockdown keratinocytes in vitro and in the skin of patients with AD. Hence, filaggrin insufficiency background renders keratinocytes capable of supplying CD1a ligands which are capable of impeding both homeostasis-promoting and protective antimicrobial responses, enhancing type 2 T-cell activation to perpetuate inflammation in AD skin. sEV transfer by systemic circulation may promote similar effects in distant tissues.

  • Ocena przekształceń piętrowego, ceglanego domu z dachem półpłaskim z przełomu XIX–XX wieku pod wpływem termomodernizacji na przykładzie gminy Puck, woj. pomorskie.
    • Magdalena Szarejko
    • Anna Górka
    2023 Pełny tekst Wiadomości Konserwatorskie

    Ceglane budynki mieszkalne z przełomu XIX i XX wieku, które stanowiły charakterystyczny element krajobrazu wsi pomorskiej, obecnie powszechnie poddawane są modernizacji w celu poprawy warunków cieplnych. Przedmiotem badania jest stan zachowania najmłodszego, historycznego typu domuw zagrodzie chłopskiej na Kaszubach – piętrowego, ceglanego domu z dachem półpłaskim. Badanie przeprowadzono na obszarze gminy Puck. Zidentyfikowano i opisano 42 obiekty w 16 miejscowościach. Ponadto zaproponowano metodę klasyfikacji i oceny zmian architektonicznych pod wpływem termomodernizacji. Rezultaty potwierdziły znaczną skalę przekształceń: zaledwie dwa obiekty zachowały się bez zmian, podczas gdy 67% jest częściowo lub znacznie przekształconych. Uzyskane wyniki dowodzą trwałości wiejskich, historycznych budynków ceglanych oraz potrzeby poszukiwania i popularyzacji rozwiązań termomodernizacyjnych spełniających warunki ich ochrony

  • OCENA WŁAŚCIWOŚCI STALI STOSOWANEJ W STARYCH OBIEKTACH KOLEJOWYCH
    • Andrzej Ambroziak
    • Maciej Malinowski
    2023

    The scope of the paper is to give an introduction to the assessment subject matter of steel properties used in old railway bridges. The mechanical and chemical properties of construction steel extracted from old steel bridges are generally investigated by tensile tests, impact tests through the Charpy pendulum impact V-notch, and an optical emission spectrometer. Besides descriptions of the tests, the chosen chemical and mechanical properties of old steels are also given. The paper begins with a wide survey of literature carried out on the investigation of railway bridge and bridge engineering subject matter. This paper can provide scientists, engineers, and designers with an introduction to the assessment of the mechanical and chemical steel properties used in old railway bridges.

  • Ocena wpływu dawki DME na wybrane wskaźniki procesu spalania w dwupaliwowym silniku o zapłonie samoczynnym
    • Denys Stepanenko
    2023 Pełny tekst

    Przedmiotem rozprawy jest analiza wpływu różnej ilości odparowanego DME wprowadzonego do kolektora dolotowego na wybrane wskaźniki spalania DME/ON dla wielu punktów pracy, turbodoładowanego silnika o zapłonie samoczynnym. Jako punkty pracy silnika, wybrano punkty najbardziej reprezentujące cykl jazdy WLTP dla samochodu Volkswagen Golf IV. Analizę procesu współspalania przeprowadzono z wykorzystaniem danych pomiarowych, uzyskanych podczas badań silnika spalinowego na hydraulicznej hamowni silnikowej. W pierwszej części pracy omówione zostały wiadomości wstępne i pojęcia podstawowe o silnikach spalinowych oraz sposoby stosowania DME jako paliwa alternatywnego. Następnie omówiono metodę kalibracji dwupaliwowej jednostki sterującej do możliwości zasilania i pracy konwencjonalnego silnika ZS w trybie dwupaliwowym. Kolejna część pracy przedstawia metodę przeprowadzenia badań eksperymentalnych wraz z opisem dokonanych zmian w konstrukcji silnika do możliwości zasilania dwupaliwowego. Do wyznaczenia punktów pracy silnika na podstawie przebiegu prędkości pojazdu w funkcji czasu, została zaproponowana metoda tzw. ‘wstecznego obliczenia’ realizowana za pomocą wzdłużnej dynamiki pojazdu i grupowania metodą gęstości czasowej. Jako pomocne narzędzie analizy procesów zachodzących wewnątrz cylindra podczas spalania opracowano zerowymiarowy numeryczny model w komercyjnym programie Wave firmy Ricardo. Kalibracja modelu numerycznego została omówiona w odpowiedniej części pracy. W ostatnim rozdziale zaprezentowano wyniki obszernych badań poświęconych ocenie wpływu różnych współczynników substytucji od 0% DME do ~30% DME w mieszance paliwowej na charakter procesu spalania i emisyjność dwupaliwowego silnika ZS. Ostatnim etapem niniejszej rozprawy jest statystyczna analiza zmienności (ANOVA) poprzez ocenę poziomu istotności wpływu różnych stosunków substytucji (czynnika) na wybrane wskaźniki spalania. Następnie, zastosowano analizę przebiegu funkcji regresji w celu określenia wpływu czynnika na obserwowane parametry.

  • Ocena wpływu drgań komunikacyjnych na budynki za pomocą maszynowego uczenia
    • Anna Jakubczyk-Gałczyńska
    2023 Pełny tekst Materiały Budowlane

    Drgania komunikacyjne mogą powodować spękania tynków, zarysowania a nawet zawalenie się budynku. Pomiary na rzeczywistych obiektach są pracochłonne i kosztowne, a nie zawsze uzasadnione. Celem jest utworzenie modelu, dzięki któremu można przewidzieć zagrożenie szkodliwego oddziaływania drgań komunikacyjnych na budynek. Po przeprowadzeniu własnych badań pomiarowych oraz analizie literatury utworzono model oparty na Maszynach Wektorów Wspierających, uwzględniając następujące czynniki: stan budynku, odległość budynku od krawędzi drogi, absorpcję gruntu, typ nawierzchni, stan nawierzchni oraz rodzaj pojazdu. Wyniki analiz pokazują, iż uczenie maszynowe jest obiecującym narzędziem w prognozowaniu wpływu drgań komunikacyjnych na budynki odznaczając się dużą wiarygodnością, nawet ponad 84%.

  • Ocena wpływu pokarmowych kwasów nukleinowych i ich komponentów na replikacyjną i naprawczą syntezę DNA w modelach komórek ludzkiego układu pokarmowego
    • Zuzanna Koziara
    2023 Pełny tekst

    Kwasy nukleinowe, do których należą DNA i RNA, są podstawowymi elementami każdej komórki niezbędnymi do prawidłowego funkcjonowania organizmu. Pomimo, że cząsteczki te stanowią również nieodłączne składniki produktów żywnościowych spożywanych przez człowieka, to badania na temat ich zawartości w żywności oraz wartości odżywczej są ograniczone. Wyniki uzyskane w niniejszej pracy doktorskiej pokazały istotne różnice w ilości, wielkości i rozmieszczeniu jąder komórkowych, a także stopniu fragmentacji DNA w produktach żywnościowych. Wyizolowane z badanych produktów kwasy nukleinowe oraz pojedyncze nukleozydy miały wpływ na pobudzenie wzrostu komórek ludzkiego układu pokarmowego w obecności inhibitora syntezy replikacyjnej DNA, czego nie zaobserwowano w warunkach niezaburzonego procesu syntezy. Dodatek badanych związków nie wpłynął na zmniejszenie fragmentacji DNA komórek HT29 wywołanej H2O2 w obecności kofeiny. Uzyskane wyniki potwierdziły, że komórki układu pokarmowego są w stanie korzystać z egzogennych, pochodzących z żywności kwasów nukleinowych oraz ich prekursorów, tym samym wskazując na celowość uznania ich za odżywczy składnik żywności.

  • Ocena wpływu wybranych parametrów materiałowych i technologicznych dybli na zachowanie nawierzchni z betonu cementowego
    • Maksymilian Łazarowicz
    • Jacek Krzemiński
    • Piotr Jaskuła
    2023 Pełny tekst Inżynieria i Budownictwo

    W ostatnich 10 latach zauważono znaczny wzrost zastosowania nawierzchni z betonu cementowego w krajowej sieci dróg szybkiego ruchu. Wiodące wśród nawierzchni z betonu cementowego są nawierzchnie dyblowane i kotwione. Cechą charakterystyczną tego rozwiązania jest podzielenie jednorodnej nawierzchni na szereg płyt poprzez wykonanie poprzecznych i podłużnych szczelin dylatacyjnych. Ich zadaniem jest zapobiegnięcie powstawaniu losowych spękań skurczowych. Wbudowanie dybli i kotew zwiększa możliwość przenoszenia obciążenia drogowego określanego miarą współpracy płyt, a także zapewnia im swobodny ruch spowodowany obciążeniem termicznym. Prawidłowa praca dybli zależy od sposobu ich osadzenia, materiału, z jakiego zostały wykonane, czy parametrów geometrycznych jak długość, średnica czy kształt przekroju. W artykule dokonano przeglądu literaturowego mającego na celu określenie wpływu parametrów dybli na zachowanie się nawierzchni z betonu cementowego.

  • Ocena wpływu zastosowania techniki strugowej na wydajność energetyczną modułów BIPV/T chłodzonych powietrzem
    • Jan Wajs
    • Jakub Łukasik
    2023

    Praca ma charakter analizy numerycznej i dotyczy problematyki chłodzenia hybrydowych modułów fotowoltaicznych dedykowanych układom Building-Integrated Photovlotaic/Thermal (BIPV/T). Uwagę skupiono na powietrznym systemie chłodzenia dachówki fotowoltaicznej, rozważając technikę strugową, w której intensyfikację wymiany ciepła zapewniają strugi płynu uderzające w przegrodę wymiany ciepła. Przeprowadzono szereg symulacji numerycznych w celu oceny wpływu odległości czoła dyszy od powierzchni absorbera na wartości współczynników przejmowania ciepła i liczb Nusselta podczas chłodzenia dachówki. Otrzymane rezultaty wskazują na wysoką skuteczność zastosowanej techniki, a najlepszy efekt uzyskano dla przypadku, w którym względna odległość dyszy od przegrody odniesiona do średnicy dyszy wynosi 1. Dla przywołanej konfiguracji, uzyskano ponad 4-krotny wzrost wartości współczynnika przejmowania ciepła względem referencyjnego wariantu chłodzenia dachówki, w którym powietrze swobodnie przepływa kanałem prostym, omywając tylną ścianę absorbera.

  • Ochrona brzegów morskich - przegląd metod stosowanych w Polsce
    • Anita Byjoś
    • Paweł Więcławski
    2023 Pełny tekst Inżynieria Morska i Geotechnika

    W celu minimalizacji negatywnego wpływu procesów erozyjnych, w zależności od lokalizacji i intensywności działania czynników niszczących na brzeg morski, dobierane są odpowiednio metody wzmacniania i ochrony plaż. W artykule przedstawiono metody stosowane w Polsce od najmniej wpływającej na środowisko refulacji poprzez nasadzenia, do wznoszonych konstrukcji takich jak ostrogi, progi podwodne i falochrony. Uwzględniono zrealizowane dotychczas projekty, ze wskazaniem na ich lokalizację, technologię wykonania i użyte materiały. Przedstawiono schematy projektowe stosowanych metod oraz rzeczywiste efekty po ich sfinalizowaniu.

  • Ochrona przeciwporażeniowa w sieciach i instalacjach niskiego napięcia
    • Stanisław Czapp
    2023

    Użytkowanie sieci i instalacji elektroenergetycznych jest związane z wieloma zagrożeniami, a jednym z nich jest zagrożenie porażeniem prądem elektrycznym. Obowiązkiem osób projektujących te sieci i instalacje, a także osób odpowiedzialnych za ich eksploatację jest zastosowanie środków zapewniających skuteczną ochronę przeciwporażeniową. Wymagania ochrony przeciwporażeniowej są nadrzędne w stosunku do innych wymagań technicznych, a także wymagań środowiskowych. Książka przedstawia w sposób zwięzły i przystępny istotę, zasady projektowania i sprawdzania ochrony przeciwporażeniowej w sieciach i instalacjach niskiego napięcia. Opisano skutki przepływu przez człowieka prądu stałego, prądu przemiennego, również mającego podwyższoną częstotliwość, a także prądu odkształconego zawierającego wiele wyższych harmonicznych, które występują w powszechnie stosowanych obwodach z przekształtnikami energoelektronicznymi. Wyszczególniono i objaśniono środki ochrony przeciwporażeniowej podstawowej, ochrony przy uszkodzeniu oraz ochrony uzupełniającej. Omówiono specyfikę ochrony przeciwporażeniowej w wybranych instalacjach specjalnych, tzn. w pomieszczeniach wyposażonych w wannę lub prysznic, na placach budowy i robót rozbiórkowych, w gospodarstwach rolniczych i ogrodniczych, instalacjach z fotowoltaicznymi źródłami energii, instalacjach ładowania pojazdów elektrycznych, a także rzadko opisywanych instalacjach niskiego napięcia w strefie oddziaływania sieci trakcyjnej DC 3 kV. Scharakteryzowano zabezpieczenia stosowane w sieciach i instalacjach niskiego napięcia, w szczególności wyłączniki różnicowoprądowe, a także komplementarne do nich zabezpieczenia od skutków zwarć łukowych. Zaprezentowano problematykę projektowania uziemień w stacjach elektroenergetycznych SN/nn. Podano też najważniejsze terminy i definicje związane z ochroną przeciwporażeniową.

  • Od odpadów rolniczych do wysokowydajnego sorbentu. Węgiel aktywny pochodzący z łupin orzechów laskowych do oczyszczania wody i ścieków
    • Beata Barczak
    • Ewa Klugmann-Radziemska
    • Katarzyna Januszewicz
    2023 Pełny tekst Przemysł Chemiczny

    Łupiny orzechów laskowych, produkt uboczny przemysłu spożywczego, mają znaczny potencjał jako prekursor do produkcji węgla aktywnego ze względu na ich dużą dostępność i dużą zawartość węgla. Przedstawiono badania możliwości przekształcenia łupin orzechów laskowych w węgiel aktywny, wykorzystany do oczyszczania ścieków z zanieczyszczeń organicznych. Porównano procesy aktywacji fizycznej i chemicznej otrzymanego węgla. Otrzymano wysoce porowaty materiał o powierzchni właściwej 1211 m2/g. Ponadto przedstawiono izotermy adsorpcji i oznaczono pojemność adsorpcyjną biowęgla względem rodaminy B.

  • Od planów generalnych do masterplanów. Sztuka kształtowania nowych struktur miejskich na obrzeżach miast
    • Weronika Mazurkiewicz
    2023

    Do największych zmian urbanistycznych i socjologicznych w Polsce po 1989 roku można zaliczyć koncentrację ludności w obszarach metropolitalnych oraz migracje wewnętrzne dotyczące głównie przemieszczania się ludności z miast centralnych do stref podmiejskich. Jedną z ważniejszych konsekwencji przemian w przestrzeni urbanistycznej był rozwój stref obrzeżnych miast, które przekształciły się w monofunkcyjne obszary. W następstwie koszty funkcjonowania dzisiejszego obszaru metropolitalnego drastycznie rosną, a jakość życia mieszkańców tych struktur mieszkaniowych jest obniżona. Towarzyszący temu procesowi chaos przestrzenny, związane z nim problemy środowiskowe, społeczne, ekonomiczne, transportowe oraz planistyczne, jak również braki w systemie planowania zaliczają się do zasadniczych powodów podjęcia w niniejszej publikacji zagadnienia przydatności nieformalnych (pozaustawowych) narzędzi urbanistycznych używanych w skali dzielnicy. Ze względu na wagę zjawiska i jego skutki praca została poświęcona sposobom kształtowania struktur obrzeżnych realizowanych we współczesnych miastach Polski. Dominująca funkcja mieszkaniowa jest często pozbawiona funkcji miastotwórczych. Świadczą o tym niedostateczna ilość usług, miejsc pracy, niezbędnej infrastruktury, dobrze zaplanowanych i urządzonych przestrzeni publicznych oraz zieleni, utrudniony dostęp do służby zdrowia, placówek oświatowych, kulturalnych i rozrywkowych. Konsekwencjami tych niedostatków są takie zjawiska, jak: ubogie życie publiczne miejskich ośrodków zurbanizowanych, niska jakość życia, trudności w nawiązywaniu więzi społecznych między mieszkańcami, brak poczucia wspólnoty oraz traktowanie tych struktur jak „sypialni”. W książce przedstawiono struktury obrzeżne lokowane na surowym korzeniu i kształtowane na podstawie kompleksowych wizji przestrzennych przy zastosowaniu pozaustawowych instrumentów planistycznych. W celu ukazania skutków stosowania podobnych instrumentów w przeszłości przytoczono kontekst historyczny składający się z przykładów całościowego planowania obszarów miejskich. Przytoczono też kontekst zastosowania podobnych instrumentów w innych krajach Unii Europejskiej, wskazując na zasadność tworzenia masterplanów również w Polsce. Dodatkowym opisywanym wątkiem jest zastosowanie tych instrumentów w procesie poprawy jakości istniejących struktur obrzeżnych, który wiąże się z ich dopełnianiem i uzupełnianiem o brakujące funkcje miejskie w taki sposób, aby doprowadzić do ich kompletności.

  • Odour Perception Using a Sniffing Team at a Municipal Solid Waste Treatment Plant: A Case Study
    • Izabela Konkol
    • Robert Tylingo
    • Szymon Mania
    • Adam Cenian
    2023 Pełny tekst Sustainability

    The monitoring of odour intensity, generated by a landfill area, is a difficult activity since it is a multi-source problem with discontinuous odour emissions. A modified sniffing team method is described here and applied to determine the main odour sources in a landfill located in Pomerania, Poland. Four consecutive test sessions were performed during the following months: August, December, April, and June. It was found that the main odour sources are as follows: a closed- chamber composting facility for leach storage; the site wherein technological operations associated with compost turn-over during open-air aeration processes are performed; and the landfill site. The results of the sniffing team method present the indicative values of sensory testing. The application of the presented method was limited by disturbances due to changing atmospheric conditions. The calculated odour intensities and concentrations correspond with real sensitive perceptions of the tested environment

  • Odpady
    • Anna Kuczyńska-Łażewska
    2023

    Mimo rosnącej liczby odpadów na świecie, związanej z wzrastającą liczbą ludności i podwyższającym się komfortem życia, znacząco postępuje również rozwój w zakresie zarządzania nimi. Postęp i wprowadzanie innowacyjnych technologii w obszarze recyklingu i unieszkodliwiania odpadów daje nadzieję na przyszłość. Podejmowane działania powinny mieć zasięg globalny i jak najszybciej widoczne skutki. Na negatywny wpływ zwiększającej się ilości odpadów najbardziej są narażone kraje rozwijające się i ich najbiedniejsi obywatele. Środowisko naturalne także cierpi, nie tylko przez zaśmiecanie siedlisk zagrożonych gatunków czy zajmowanie ich przez wysypiska odpadów, lecz także przez obecność zanieczyszczeń takich jak odcieki ze składowisk zawierające metale ciężkie czy mikroplastik.

  • Odpowiedź na Kilka uwag do artykułu nt. Mostu Uniwersyteckiego w Bydgoszczy
    • Krzysztof Wilde
    • Jacek Chróścielewski
    • Mikołaj Miśkiewicz
    • Łukasz Pyrzowski
    • Bartosz Sobczyk
    2023 Mosty

    W materiale zawarto odpowiedź do artykułu "Kilka uwag do artykułu nt. Mostu Uniwersyteckiego w Bydgoszczy" opublikowanego w ne 1/2023 czasopisma "Mosty" na str. 8.

  • Ogólnopolski Konkurs Prototypów Koncepcji Kreatorskich ‘NIE_MATERIA’ - laureatki 1. etapu
    • Agnieszka Kurkowska
    • Anna Wróblewska
    2023

    Spośród 200 uczestników wyłoniono 7 Zespołów Laureatów 1.etapu wskazanych do kontynuacji pracy projektowej nad prototypem NIE_MATERII. Wydarzenie kontynuowane w formie publicznej prezentacji projektu i wystawy jest elementem Festiwalu. Festival ART&DESIGN 2023 jest premierowym wydarzeniem podsumowującym roczny projekt „Design w procesie” - cykl wystaw, konferencji warsztatowych i naukowych oraz warsztatów edukacyjnych. Festival podsumowuje działania twórcze i projektowe z różnych dziedzin, realizowanych przez profesjonalistów i młodych kreatorów, designerów, włączając również działania ekspertów z branż biznesu. Główne wystawy festiwalu mają charakter konkursowy i kuratorski oraz są efektem ponad rocznej współpracy Akademickiego Centrum Designu z uczelniami artystycznymi jak i środowiskiem niezależnych twórców/czyń. Wystawy premierowe o zasięgu ogólnopolskim „Materie żywiołów” jak i wystawa prototypów Koncepcji Kreatorskich pod nadzorem Jury podsumowują procesy, badania i estetykę kreacji podejmując nowatorskie rozwiązania estetyczne. Efektem tych dwóch pokazów będzie udział autorek i autorów prac w dalszych wystawach międzynarodowych oraz dofinansowanie realizacji wybranych koncepcji kreatorskich wraz z ich wystawą premierową. Tegoroczne hasło festiwalu to NIE_MATERIA.

  • Określanie liczby sygnałów echa w zmodyfikowanej metodzie Prony’ego w zastosowaniu do echosondy interferometrycznej
    • Piotr Grall
    2023 Pełny tekst

    W rozprawie zaprezentowana została analiza możliwości poprawy dokładności określania głębokości w echosondzie interferometrycznej. Analiza dostępnych źródeł wykazała, że jednym ze sposobów na osiągnięcie poprawy dokładności jest zastosowanie zaawansowanych metod określania kierunku. Spośród odstępnych metod wybrano Zmodyfikowaną Metodę Prony’ego i zastosowano ją do przetwarzania sygnałów w echosondzie interferometrycznej. Aby poprawnie zastosować Zmodyfikowaną Metodę Prony’ego konieczne jest poprawne określanie liczby sygnałów echa. W rozprawie zaprezentowano opracowaną, nową metodę określania liczby sygnałów echa, która w zastosowaniu do Zmodyfikowanej Metody Prony’ego pozawala na poprawę dokładności określania głębokości w echosondzie interferometrycznej. Zaprezentowane zostały dwa warianty opracowanej metody, które umożliwiają jej zastosowanie w typowych, reprezentatywnych warunkach, w jakich pracuje echosonda interferometryczna w systemach hydrograficznych. Właściwości zaprezentowanej metody zostały zbadane dla symulowanych sygnałów ze stałego kierunku. W szczególności zbadano jak dekorelacja przestrzenna sygnału wpływa na skuteczność nowej metody w określaniu liczby sygnałów echa oraz dokładność określenia kierunku. Następnie sprawdzono właściwości zaproponowanej metody dla sygnałów symulowanych oraz dla sygnałów zarejestrowanych w warunkach rzeczywistych. W rezultacie przeprowadzonych badań wykazano poprawę dokładności określania kierunku/głębokości za pomocą Zmodyfikowanej Metody Prony’ego wraz z zaproponowaną metoda określania liczby sygnałów echa w stosunku do standardowego Metody Prony’ego bez modyfikacji.

  • On a 3D material modelling of smart nanocomposite structures
    • Mohammad Malikan
    • Shahriar Dastjerdi
    • Victor Eremeev
    • Hamid M. Sedighi
    2023 Pełny tekst INTERNATIONAL JOURNAL OF ENGINEERING SCIENCE

    Smart composites (SCs) are utilized in electro-mechanical systems such as actuators and energy harvesters. Typically, thin-walled components such as beams, plates, and shells are employed as structural elements to achieve the mechanical behavior desired in these composites. SCs exhibit various advanced properties, ranging from lower order phenomena like piezoelectricity and piezomagneticity, to higher order effects including flexoelectricity and flexomagneticity. The recently discovered flexomagneticity in smart composites has been investigated under limited conditions. A review of the existing literature indicates a lack of evaluation in three-dimensional (3D) elasticity analysis of SCs when the flexomagnetic effect (FM) exists. To address this issue, the governing equations will incorporate the term ∂/∂z, where z represents the thickness coordinate. The variational technique will guide us in further developing these governing equations. By using hypotheses and theories such as a 3D beam model, von Kármán's strain nonlinearity, Hamilton's principle, and well-established direct and converse FM models, we will derive the constitutive equations for a thick composite beam. Conducting a 3D analysis implies that the strain and strain gradient tensors must be expressed in 3D forms. The inclusion of the term ∂/∂z necessitates the construction of a different model. It should be noted that current commercial finite element codes are not equipped to accurately and adequately handle micro- and nano-sized solids, thus making it impractical to model a flexomagnetic composite structure using these programs. Therefore, we will transform the derived characteristic linear three-dimensional bending equations into a 3D semi-analytical Polynomial domain to obtain numerical results. This study demonstrates the importance of conducting 3D mechanical analyses to explore the coupling effects of multiple physical phenomena in smart structures.

  • On analysis of nanocomposite conical structures
    • Shahriar Dastjerdi
    • Ömer Civalek
    • Mohammad Malikan
    • Bekir Akgöz
    2023 INTERNATIONAL JOURNAL OF ENGINEERING SCIENCE

    This research examines the analysis of rotating truncated conical baskets reinforced by carbon nanotubes around the two independent axes. A time-dependent analysis is considered, and the nonlinear dynamic governing equations are extracted using the energy method. Carbon nanotubes (CNTs) reinforced the conical basket, and the structure's mechanical properties are determined based on the several distributions of carbon nanotubes. The novel design of a two-axis rotating conical basket is used as a centrifuge device and its resistance is investigated at different rotational velocities around the two independent axes. The partial differential governing equations are solved to obtain the structure's deformations. It can be seen that the structure undergoes much deformation against rotational velocities (significantly two-axis rotations). By reinforcing the conical basket with CNTs, its resistance increased, and a considerable part of the deformations resulting from the accelerated rotation will be neutralized. The results of novel presented formulation are validated, and the effectiveness of the dynamics formulation and solution method is proved. Also, the effects of various parameters on the research, such as the type of CNTs distribution and two-axis angular rotational velocities, are carefully examined. The results of this research can provide valuable information about the resistance of conical centrifuges reinforced with carbon nanotubes for other researchers. Also, it is noteworthy to mention that a novel approach has been presented for the dynamic deformation analysis of perforated centrifuges.

  • On bidirectional preestimates and their application to identification of fast time-varying systems
    • Maciej Niedźwiecki
    • Artur Gańcza
    • Lu Shen
    • Yuriy Zakharov
    2023 Pełny tekst

    When applied to the identification of time-varying systems, such as rapidly fading telecommunication channels, adaptive estimation algorithms built on the local basis function (LBF) principle yield excellent tracking performance but are computationally demanding. The subsequently proposed fast LBF (fLBF) algorithms, based on the preestimation principle, allow a substantial reduction in complexity without significant performance losses. We propose a novel preestimator, called bidirectional, which further improves the performance of the fLBF scheme.

  • On dynamic modeling of piezomagnetic/flexomagnetic microstructures based on Lord–Shulman thermoelastic model
    • Mohammad Malikan
    • Victor Eremeev
    2023 Pełny tekst ARCHIVE OF APPLIED MECHANICS

    We study a time-dependent thermoelastic coupling within free vibrations of piezomagnetic (PM) microbeams considering the flexomagnetic (FM) phenomenon. The flexomagneticity relates to a magnetic field with a gradient of strains. Here, we use the generalized thermoelasticity theory of Lord–Shulman to analyze the interaction between elastic deformation and thermal conductivity. The uniform magnetic field is permeated in line with the transverse axis. Using the strain gradient approach, the beam yields microstructural properties. The analytical solving process has been gotten via applying sine Fourier technique on displacements. Graphical illustrations are assigned to shape numerical examples concerning variations in essential physical quantities. It was observed that the flexomagnetic effect could be extraordinary if the thermal conductivity of the material is higher or the thermal relaxation time of the heat source is lesser. This theoretical study will provide the way of starting studies on magneto-thermoelastic small-scale piezo-flexomagnetic structures based on the heat conduction models.

  • On dynamics of origami-inspired rod
    • Igor Berinskii
    • Victor Eremeev
    2023 INTERNATIONAL JOURNAL OF ENGINEERING SCIENCE

    We discuss the dynamics of a relatively simple origami-inspired structure considering discrete and continuum models. The latter was derived as a certain limit of the discrete model. Here we analyze small in-plane deformations and related equations of infinitesimal motions. For both models, dispersion relations were derived and compared. The comparison of the dispersion relations showed that the continuum model can capture the behavior of origami structures, which can be helpful in the materials properties determination and nondestructive evaluation.

  • On implementation of fibrous connective tissues’ damage in Abaqus software
    • Agnieszka Sabik
    • Wojciech Witkowski
    2023 JOURNAL OF BIOMECHANICS

    Connective fibrous tissues, such as tendons and ligaments, in humans and animals exhibit hyperelastic behaviour. The constitution of the material of these tissues is anisotropic due to the presence of the collagen fibres, where one family of fibres is the typical case. Traumatic events and/or aging may sometimes lead to the damage of the tissue. The study of motion of affected joints or limbs is usually not permitted in vivo. This is where finite element method (FEM) becomes useful as a premise for general analysis, surgical planning or designing of implants and medical treatment. One of the most often used FEM commercial programs is the field of the biomechanics is Abaqus. The present study discusses the potential of user subroutine UANISOHYPER_INV in this code to analyse response of transversely isotropic tissue with damage in quasi-static range. This subroutine requires providing the material energy function and its derivatives only. The stress tensor and constitutive matrix are computed by the software automatically. To the best of the Authors’ knowledge this procedure provides the easiest way to simulate the anisotropic hyperelastic material behaviour in Abaqus. In this study its usage is extended onto the damage response simulation. The verification of the approach and its validation against experimental data indicates its efficiency.

  • On Nature-Inspired Design Optimization of Antenna Structures Using Variable-Resolution EM Models
    • Sławomir Kozieł
    • Anna Pietrenko-Dąbrowska
    2023 Pełny tekst Scientific Reports

    Numerical optimization has been ubiquitous in antenna design for over a decade or so. It is indispensable in handling of multiple geometry/material parameters, performance goals, and constraints. It is also challenging as it incurs significant CPU expenses, especially when the underlying computational model involves full-wave electromagnetic (EM) analysis. In most practical cases, the latter is imperative to ensure evaluation reliability. The numerical challenges are even more pronounced when global search is required, which is most often carried out using nature-inspired algorithms. Population-based procedures are known for their ability to escape from local optima, yet their computational efficiency is poor, which makes them impractical when applied directly to EM models. A common workaround is the utilization of surrogate modeling techniques, typically in the form of iterative prediction-correction schemes, where the accumulated EM simulation data is used to identify the promising regions of the parameter space and to refine the surrogate model predictive power at the same time. Notwithstanding, implementation of surrogate-assisted procedures is often intricate, whereas their efficacy may be hampered by the dimensionality issues and considerable nonlinearity of antenna characteristics. This work investigates the benefits of incorporating variable-resolution EM simulation models into nature-inspired algorithms for optimization of antenna structures, where the model resolution pertains to the level of discretization density of an antenna structure in the full-wave simulation model. The considered framework utilizes EM simulation models which share the same physical background and are selected from a continuous spectrum of allowable resolutions. The early stages of the search process are carried out with the use of the lowest fidelity model, which is subsequently automatically increased to finally reach the high-fidelity antenna representation (i.e., considered as sufficiently accurate for design purposes). Numerical validation is executed using several antenna structures of distinct types of characteristics, and a particle swarm optimizer as the optimization engine. The results demonstrate that appropriate resolution adjustment profiles permit considerable computational savings (reaching up to eighty percent in comparison to high-fidelity-based optimization) without noticeable degradation of the search process reliability.

  • On Rapid Design Optimization and Calibration of Microwave Sensors Based on Equivalent Complementary Resonators for High Sensitivity and Low Fabrication Tolerance
    • Tanveer Haq Ul
    • Sławomir Kozieł
    2023 Pełny tekst SENSORS

    This paper presents the design, optimization, and calibration of multivariable resonators for mi-crowave dielectric sensors. An optimization technique for circular complementary split ring reso-nator (CC-SRR) and square complementary split ring resonator (SC-SRR) is presented to achieve the required transmission response in a precise manner. The optimized resonators are manufac-tured using a standard photolithographic technique and measured for fabrication tolerance. The fabricated sensor is presented for high-resolution characterization of dielectric substrates and oil samples. A three-dimensional dielectric container is attached to the sensor, which acts as a pool for the sample under test (SUT). In the presented technique, the dielectric substrates and oil sam-ples can interact directly with the electromagnetic (EM) field emitted from the resonator. For the sake of sensor calibration, a relation between the relative permittivity of the dielectric samples and the resonant frequency of the sensor is established in the form of the inverse regression model. Comparisons with state-of-the-art sensors indicate the superiority of the presented design in terms of oil characterization reliability. The significant technical contributions of this work include the employment of rigorous optimization of geometry parameters of the sensor leading to its superior performance, the development and application of the inverse-model-based calibration procedure.

  • On the exact equilibrium conditions of irregular shells reinforced by beams along the junctions
    • Violetta Konopińska-Zmysłowska
    2023 Pełny tekst CONTINUUM MECHANICS AND THERMODYNAMICS

    The exact, resultant equilibrium conditions for irregular shells reinforced by beams along the junctions are formulated. The equilibrium conditions are derived by performing direct integration of the global equilibrium conditions of continuum mechanics. New, exact resultant static continuity conditions along the singular curve modelling reinforced junction are presented. The results do not depend on shell thickness, internal through-the-thickness shell structure, or material properties of shell and beam elements. In this theoretical approach, the beam’s kinematics is represented by the elastic Cosserat curve. Kinematically, the six-parameter model of shell structures coincides with the Cosserat curve model of the beam. The presented method can be easily applied to cases of connection of three or four shell elements with the reinforcement along the junction.