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Articulo de referencia

Russell Keanini

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Russell Keanini es un ingeniero mecánico , matemático , físico y académico estadounidense . Es profesor de Ingeniería Mecánica e Ingeniería Científica en la Facultad de Ingeniería William States Lee de la Universidad de Carolina del Norte en Charlotte . [ 1 ] Recibió el Premio Kirk Bryan 2020 por sus contribuciones al campo de la geología del Cuaternario . [ 2 ]

La investigación de Keanini se centra en la hidrodinámica molecular, la dinámica de fluidos , las matemáticas aplicadas y la mecánica estadística , con un interés principal en los procesos estocásticos , las aplicaciones de los métodos de la función de Green y la utilización de la mecánica de fluidos . En 1998, publicó en línea un conjunto de apuntes de curso sobre Flujo Viscoso Avanzado que correspondían a problemas de tarea y examen ampliados desarrollados por Stephen Morris en la UC Berkeley. [ 3 ]

Educación y comienzo de la carrera profesional

Keanini obtuvo su licenciatura en Ingeniería Química en la Escuela de Minas de Colorado en 1983 y cursó una maestría en Ingeniería Mecánica en la Universidad de Colorado Denver en 1987. Fue investigador de posgrado en el Centro de Investigación Ames de la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA) de 1988 a 1989 y miembro de la Armada de los Estados Unidos de 1984 a 1990. En 1992, recibió su doctorado en Ingeniería Mecánica de la Universidad de California en Berkeley con una tesis titulada "Estudios numéricos y analíticos de procesos de cambio de fase". [ 4 ]

Carrera

Tras obtener su doctorado, Keanini comenzó su carrera académica como profesor asistente de Ingeniería Mecánica en 1992 en la Universidad de Carolina del Norte en Charlotte y fue ascendido a profesor asociado en 1998. Desde 2007, se desempeña como profesor de Ingeniería Mecánica y Ciencias de la Ingeniería en la Facultad de Ingeniería William States Lee de la Universidad de Carolina del Norte en Charlotte. [ 1 ]

En el Centro de Vuelos Espaciales Marshall de la NASA , Keanini se centró en el estudio de la separación de la capa límite turbulenta dependiente de la altitud y la dinámica aleatoria de cohetes , particularmente en cohetes a escala Saturno V. Durante su tiempo en el Centro Técnico Alcoa en Pittsburgh , desarrolló métodos teóricos e inversos para predecir y monitorear la transferencia de calor durante procesos de laminación de metales a alta velocidad. [ 5 ] [ 6 ] Además, mientras trabajaba en el Centro de Investigación de Ciencias Marinas en UNC Wilmington , creó un modelo predictivo para analizar la transferencia de nutrientes/masa impulsada por la circulación en los huesos de embriones de pollo. [ 7 ] Asimismo, en el Centro de Metrología de Precisión, UNC Charlotte, modeló atenuadores/controladores térmicos de lecho empacado de alta precisión [ 8 ] y aplicó velocimetría PIV a procesos de acabado vibratorio. [ 9 ]

Investigación

Los intereses de investigación de Keanini abarcan los campos de la física fundamental de fluidos y los problemas matemáticos, con un interés particular en el modelado físico, analítico y computacional de la dinámica molecular en líquidos polares y no polares. [ 1 ]

Modelado físico de la dinámica de moléculas individuales en líquidos no polares

La investigación de Keanini se centró en el estado líquido y la dinámica de moléculas individuales en escalas de tiempo que van desde microsegundos hasta femtosegundos (10⁻⁶ a 10⁻¹⁵ ) . Empleando argumentos estadísticos y de mecánica cuántica de no equilibrio, reveló dos hallazgos significativos: la aparición de viscosidad y la ocurrencia de saltos moleculares autodifusivos impulsados ​​por fonones en líquidos. Este trabajo proporcionó una explicación de estos fenómenos. Además, desarrolló y probó un modelo de Langevin autoconsistente para describir la dinámica de moléculas individuales en estado líquido. [ 10 ] [ 11 ]

Técnica Bootstrap para la estimación (estocástica) de la función de Green

Keanini ha trabajado en la aplicación de la función de Green e introdujo una nueva técnica para resolver problemas físicos regidos por ecuaciones diferenciales parciales lineales, incluyendo la ecuación de Schrödinger (mecánica cuántica), las ecuaciones de Maxwell (electromagnetismo clásico) y las ecuaciones de Navier-Stokes linealizadas (mecánica de fluidos). Abordó la limitación central asociada con las técnicas de la función de Green empleando procesos estocásticos, específicamente caminantes aleatorios, para estimar funciones de Green altamente precisas y no específicas del problema. [ 12 ] Al comienzo del proyecto, presentó tres métodos basados ​​en estocástica para resolver problemas de transporte escalar transitorio en dominios acotados y monofásicos, que abarcan problemas de Dirichlet, Neumann y/o mixtos de valores iniciales y de contorno. [ 13 ] Luego propuso un marco que integraba los métodos de la función de Green (GF) con técnicas de la teoría de procesos estocásticos que permitieron la resolución de problemas de evolución no lineal. [ 14 ]

Desarrollo de un análogo hidrodinámico molecular accesible y dinámicamente equivalente.

Keanini llevó a cabo una serie de estudios experimentales y teóricos en la UNC Charlotte para desarrollar análogos experimentalmente accesibles de sistemas hidrodinámicos moleculares en estado líquido y demostró que los lechos vibrados de granos de alta restitución (cerámicos) —desde escalas cortas de tiempo y longitud de colisión entre partículas hasta escalas largas de flujo de múltiples partículas— son dinámicamente equivalentes a un sistema hidrodinámico molecular denso (en estado líquido). [ 15 ] Exploró el potencial [ 16 ] y el uso de la velocimetría de imágenes de partículas (PIV) como herramienta de diagnóstico para estudiar características fundamentales asociadas con el acabado vibracional y para desarrollar estrategias de control independientes del sistema. [ 9 ] Además, presentó una técnica para medir la viscosidad cinemática de flujos granulares utilizando un experimento de arrastre de cilindros con un número de Reynolds bajo. [ 17 ]

Otras contribuciones

Keanini también ha contribuido al modelado físico de procesos de fractura impulsados ​​por el medio ambiente en rocas y al desarrollo de modelos computacionales y teóricos, directos e inversos de diversas operaciones de procesamiento de materiales. [ 18 ] [ 19 ] Desde 1992, su investigación se ha centrado en el modelado analítico de problemas de flujo de fluidos, incluyendo flujo de corriente secundaria, flujo impulsado por termocapilaridad y flotabilidad en collares de fluidos, [ 20 ] ondas lineales y no lineales en meniscos cilíndricos, [ 21 ] flujos supersónicos e hipersónicos en diversas geometrías, evolución de trenes de choque en toberas supersónicas, [ 22 ] y separación de capa límite turbulenta en toberas de cohetes, así como problemas de transferencia de masa y calor. También trabajó en optimización computacional para la planificación de criocirugías no invasivas. [ 23 ]

Premios y distinciones

Artículos seleccionados

  • Ortega, Joseph KE; Zehr, Edwin G.; Keanini, Russell G. (septiembre de 1989). "Experimentos in vivo de fluencia y relajación de tensión para determinar la extensibilidad de la pared y el umbral de fluencia de los esporangióforos de phycomyces" . Biophysical Journal . 56 (3): 465– 475. Bibcode : 1989BpJ....56..465O . doi : 10.1016/ S0006-3495 (89)82694-3 . PMC 1280500. PMID 19431745 .  
  • Keanini, RG; Rubinsky, B. (1990). "Soldadura por arco de plasma bajo gravedad normal y cero" . Welding Journal . 69 (6): 41– 50.
  • Keanini, RG; Rubinsky, B. (1 de noviembre de 1992). "Optimización de la criocirugía multiprobe". Journal of Heat Transfer . 114 (4): 796– 801. doi : 10.1115/1.2911885 .
  • Keanini, Russell G.; Rubinsky, Boris (septiembre de 1993). "Simulación tridimensional del proceso de soldadura por arco de plasma". International Journal of Heat and Mass Transfer . 36 (13): 3283– 3298. Bibcode : 1993IJHMT..36.3283K . doi : 10.1016/0017-9310(93)90011-T .
  • Ling, Xianwu; Keanini, Russell G.; Cherukuri, HP (7 de marzo de 2003). "Un método de elementos finitos no iterativo para problemas inversos de conducción de calor". International Journal for Numerical Methods in Engineering . 56 (9): 1315– 1334. Bibcode : 2003IJNME..56.1315L . doi : 10.1002/nme.614 . S2CID 123075946 . 
  • Eppes, Martha-Cary; Keanini, Russell (junio de 2017). "Meteorización mecánica y erosión de rocas por agrietamiento subcrítico dependiente del clima" . Reviews of Geophysics . 55 (2): 470– 508. Bibcode : 2017RvGeo..55..470E . doi : 10.1002/2017RG000557 . S2CID 134803203 . 

Referencias

  1. 1 2 3 "Russell Keanini | Ingeniería Mecánica y Ciencias de la Ingeniería | UNC Charlotte" . mees.charlotte.edu .
  2. 1 2 "Premio Kirk Bryan – División de Geología y Geomorfología del Cuaternario" . community.geosociety.org .
  3. ↑ "Apuntes de clase: Mecánica de fluidos avanzada | Russ Keanini" .
  4. ↑ Keanini, Russell Guy (1992). Estudios numéricos y analíticos de procesos de cambio de fase (Tesis). OCLC 892822306 . ProQuest 304052729 .  
  5. ↑ Johnson, RE; Keanini, RG (marzo de 1998). "Un modelo asintótico de transferencia de calor en rodillos de trabajo durante el laminado de tiras". International Journal of Heat and Mass Transfer . 41 ( 6–7 ): 871–879 . Bibcode : 1998IJHMT..41..871J . doi : 10.1016/S0017-9310(97)00175-0 .
  6. ↑ Keanini, Russell G. (enero de 1998). "Estimación inversa de las distribuciones del flujo de calor superficial durante el rodamiento a alta velocidad mediante mediciones térmicas remotas". International Journal of Heat and Mass Transfer . 41 (2): 275– 285. Bibcode : 1998IJHMT..41..275K . doi : 10.1016/S0017-9310(97)00144-0 .
  7. ↑ Keanini, Russell G.; Roer, Robert D.; Dillaman, Richard M. (agosto de 1995). "Un modelo teórico del flujo de fluido intersticial circulatorio y el transporte de especies dentro del hueso cortical poroso". Journal of Biomechanics . 28 (8): 901– 914. doi : 10.1016/0021-9290(94)00157-Y . PMID 7673258 . 
  8. ↑ Lawton, Kevin M.; Patterson, Steven R.; Keanini, Russell G. (1 de mayo de 2003). "Atenuadores de gradiente térmico de lecho empacado de contacto directo: análisis teórico y observaciones experimentales". Review of Scientific Instruments . 74 (5): 2886– 2893. Bibcode : 2003RScI...74.2886L . doi : 10.1063/1.1564279 .
  9. 1 2 Fleischhauer, E.; Azimi, F.; Tkacik, P.; Keanini, R.; Mullany, B. (marzo de 2016). "Aplicación de la velocimetría de imágenes de partículas (PIV) al acabado vibracional". Journal of Materials Processing Technology . 229 : 322–328 . doi : 10.1016/j.jmatprotec.2015.09.017 .
  10. ↑ Keanini, Russell G.; Dahlberg, Jerry; Tkacik, Peter T. (28 de enero de 2021). "Sobre los mecanismos físicos subyacentes a la dinámica de moléculas individuales en líquidos simples" . Scientific Reports . 11 (1): 2528. doi : 10.1038/s41598-021-82112-8 . PMC 7843658. PMID 33510369 .  
  11. ↑ "Salto molecular en líquidos con comportamiento similar al de los sólidos: comprensión de la autodifusión y la viscosidad de las moléculas líquidas" . 3 de septiembre de 2021.
  12. ↑ Keanini, Russell G.; Dahlberg, Jerry; Brown, Philip; Morovati, Mehdi; Moradi, Hamidreza; Jacobs, Donald; Tkacik, Peter T. (noviembre de 2023). "Estimación estocástica de las funciones de Green con aplicación a problemas de difusión y advección-difusión-reacción". Applied Mathematics and Computation . 457 128186. arXiv : 2206.02521 . doi : 10.1016/j.amc.2023.128186 .
  13. ↑ Keanini, RG (8 de febrero de 2007). "Métodos de paseo aleatorio para problemas de transporte escalar sujetos a condiciones de contorno de Dirichlet, Neumann y mixtas". Actas de la Royal Society A: Ciencias Matemáticas, Físicas y de Ingeniería . 463 (2078): 435–460 . Bibcode : 2007RSPSA.463..435K . doi : 10.1098/rspa.2006.1769 . S2CID 2265032 . 
  14. ↑ Keanini, RG (abril de 2011). "Marco de métodos estocásticos de la función de Green para sondear problemas de evolución no lineal: ecuación de Burger, ecuación de Schrödinger no lineal y organización hidrodinámica de la vorticidad a escala casi molecular". Annals of Physics . 326 (4): 1002– 1031. arXiv : 1007.2125 . Bibcode : 2011AnPhy.326.1002K . doi : 10.1016/j.aop.2010.12.004 . S2CID 119658044 . 
  15. ^ Keanini, RG; Tkacik, Peter T.; Fleischhauer, Eric; Shahinian, Hossein; Sholar, Jodie; Azimi, Farzad; Mullany, Brid (31 de enero de 2017). "Hidrodinámica molecular macroscópica en estado líquido" . Informes científicos . 7 (1) 41658. Código bibliográfico : 2017NatSR...741658K . doi : 10.1038/srep41658 . PMC 5282555 . PMID 28139711 .  
  16. ↑ Mullany, B.; Shahinian, H.; Navare, J.; Azimi, F.; Fleischhauer, E.; Tkacik, P.; Keanini, R. (2017). "La aplicación de la dinámica de fluidos computacional a los procesos de acabado vibratorio" . CIRP Annals . 66 (1): 309– 312. doi : 10.1016/j.cirp.2017.04.087 .
  17. ↑ Fleischhauer, Eric; Dahlberg, Jerry L; Solomon, Jason M; Keanini, Russell G; Tkacik, Peter T (1 de mayo de 2019). "Medición de la viscosidad cinemática de flujos granulares mediante un experimento de arrastre de cilindros a bajo número de Reynolds". Measurement Science and Technology . 30 (5): 055904. Bibcode : 2019MeScT..30e5904F . doi : 10.1088/1361-6501/ab08cf . S2CID 128337952 . 
  18. ^ Eppes, Martha Cary; Aldred, Jennifer; Berberich, Samantha; Dahlquist, Maxwell P.; Evans, Sarah G.; Keanini, Russell; Moser, Faye; Morovati, Mehdi; Porson, Steven; Rasmussen, Mónica; Rinehart, Alex; Shaanan, Uri (12 de diciembre de 2022). "Métodos de campo estandarizados para la investigación de procesos superficiales centrados en fracturas" . doi : 10.5194/esurf-2022-61 .{{cite journal}}: Para citar una revista se requiere |journal=( ayuda )
  19. ↑ Eppes, Martha-Cary; Heap, Mike; Baud, Patrick; Bonami, Thomas; Dahlquist, Max; Keanini, Russell; LaCroix, Cyril; Rasmussen, Monica; Rinehart, Alex; El Alaoui, Youness; Windenberger, Adrien (15 de mayo de 2023). "Prueba de las retroalimentaciones de resiliencia de fracturación-crecimiento de fracturas naturales en la roca" . Resúmenes de la Conferencia de la Asamblea General de la Egu . Bibcode : 2023EGUGA..25.5158E . doi : 10.5194/egusphere-egu23-5158 .
  20. ↑ Keanini, Russell G. (julio de 1994). "Flujo termocapilar, de flotabilidad y impulsado por cizallamiento dentro de delgados anillos anulares de fluido". International Journal of Heat and Mass Transfer . 37 (11): 1579– 1591. Bibcode : 1994IJHMT..37.1579K . doi : 10.1016/0017-9310(94)90174-0 .
  21. ↑ "Ondas lineales y no lineales en meniscos de entrada de recubrimientos Resumen" (PDF) .
  22. ↑ Keanini, RG; Nortey, TD; Thorsett-Hill, Karen; Srivastava, N.; Hellman, Sam; Tkacik, PT; Knight, P. Douglas (2011). "Separación de la capa límite turbulenta inducida por choque en toberas de cohetes sobreexpandidas: física, modelos, cargas laterales aleatorias y el carácter difusivo del ascenso estocástico del cohete". Transferencia de masa: aspectos avanzados . doi : 10.5772/22597 . ISBN 978-953-307-636-2. S2CID 51857619 . 
  23. ↑ Keanini, RG; Rubinsky, B. (1 de noviembre de 1992). "Optimización de la criocirugía multiprobe". Journal of Heat Transfer . 114 (4): 796– 801. doi : 10.1115/1.2911885 .