Dissertations / Theses on the topic 'Calcium Wave'
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Erickson, Christopher Joseph. "Construction of a Calcium Matter-Wave Interferometer." Diss., CLICK HERE for online access, 2007. http://contentdm.lib.byu.edu/ETD/image/etd2162.pdf.
Full text
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York-Andersen, Anna Henrietta. "Investigating the calcium wave and actin dynamics at Drosophila egg activation." Thesis, University of Cambridge, 2019. https://www.repository.cam.ac.uk/handle/1810/288873.
Full textAbstract:
Egg activation is a series of highly coordinated processes that prepare the mature oocyte for embryogenesis. Typically associated with fertilisation, egg activation results in the resumption of the cell cycle, expression of maternal mRNAs and cross-linking of the vitelline membrane. While some aspects of egg activation, such as initiation factors in mammals and environmental cues in sea animals, have been well-documented, the mechanics of egg activation in many animals are still not well understood. This is especially true for animals where fertilisation and egg activation are unlinked. In order to elucidate how egg activation is regulated independently of fertilisation, I use Drosophila melanogaster as a model system. This insect provides extensive genetic tools, ease of manipulation for experimentation and is amenable for imaging. Through visualisation of calcium, Processing bodies and meiotic spindles, I show that osmotic pressure acts as an initiation cue for the calcium wave and downstream processes, including the resumption of cell cycle and the dispersion of the translational repression sites. I further show that aquaporin channels, together with external sodium ions, play a role in coordinating swelling of the oocyte in response to the osmotic pressure. I proceed to identify the requirement of internal calcium sources together with a dynamic actin cytoskeleton for a calcium wave to occur. Through co-visualisation of calcium and actin, I provide the first evidence that the calcium wave is followed by a wavefront of non-cortical F-actin at egg activation, which requires the calcium wave. Genetic analysis supports a model where changes in osmotic pressure trigger the calcium wave via stretch sensitive calcium channels in the oocyte membrane and the calcium wave is relayed by nearby channels via the actin cytoskeleton. My work concludes that the mechanism of egg activation in Drosophila is more similar to plants, compared to most vertebrates.
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Oehlschläger, Sven, Oliver W. Hakenberg, Michael Fröhner, and Manfred P. Wirth. "Age-Related Changes of Urine Calcium Excretion after Extracorporeal Shock Wave Lithotripsy due to Artificial Renal Calcium Leakage." Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden, 2014. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-133774.
Full textAbstract:
Introduction: Extracorporeal shock wave lithotripsy (ESWL) is the standard stone treatment. Increased excretion of tubular enzymes and hypercalciuria has been reported after ESWL. We investigated the importance of renally induced hypercalciuria after ESWL. Material and Methods: 30 calcium oxalate stoneformers (23 men, 7 women), mean age 53.3 (range 30–71) years, were evaluated prospectively. Plasma calcium and creatinine concentrations and 8-hour overnight urine were measured before ESWL and on the 1st and 2nd days after ESWL. To estimate the changes of tubular reabsorption, the calcium/creatinine clearance ratios were calculated. Results: Hypercalciuria (>5 mmol/24 h) was seen in 5/30 (16.7%) before, in 12/30 (40.0%) on day 1 and in 13/30 (43.3%) on day 2 after ESWL. The mean plasma levels of calcium were significantly decreased from 2.36 mmol/l before to 2.28 mmol/l on day 2 after ESWL (p< 0.01). The mean calcium/creatinine clearance ratio was significantly increased from 0.012 before to 0.019 after ESWL (p< 0.01). Before and on day 2 after ESWL, the calcium/creatinine clearance ratio was significantly correlated with the age of the patients (r = 0.33, p< 0.04). Conclusion: Our data show an age-related significantly increased urine calcium excretion after ESWL possibly due to decreased tubular calcium reabsorptionDieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich
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Oehlschläger, Sven, Oliver W. Hakenberg, Michael Fröhner, and Manfred P. Wirth. "Age-Related Changes of Urine Calcium Excretion after Extracorporeal Shock Wave Lithotripsy due to Artificial Renal Calcium Leakage." Karger, 2008. https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A27534.
Full textAbstract:
Introduction: Extracorporeal shock wave lithotripsy (ESWL) is the standard stone treatment. Increased excretion of tubular enzymes and hypercalciuria has been reported after ESWL. We investigated the importance of renally induced hypercalciuria after ESWL.
Material and Methods: 30 calcium oxalate stoneformers (23 men, 7 women), mean age 53.3 (range 30–71) years, were evaluated prospectively. Plasma calcium and creatinine concentrations and 8-hour overnight urine were measured before ESWL and on the 1st and 2nd days after ESWL. To estimate the changes of tubular reabsorption, the calcium/creatinine clearance ratios were calculated.
Results: Hypercalciuria (>5 mmol/24 h) was seen in 5/30 (16.7%) before, in 12/30 (40.0%) on day 1 and in 13/30 (43.3%) on day 2 after ESWL. The mean plasma levels of calcium were significantly decreased from 2.36 mmol/l before to 2.28 mmol/l on day 2 after ESWL (p< 0.01). The mean calcium/creatinine clearance ratio was significantly increased from 0.012 before to 0.019 after ESWL (p< 0.01). Before and on day 2 after ESWL, the calcium/creatinine clearance ratio was significantly correlated with the age of the patients (r = 0.33, p< 0.04).
Conclusion: Our data show an age-related significantly increased urine calcium excretion after ESWL possibly due to decreased tubular calcium reabsorption.Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.
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Ullah, Ghanim. "COMPUTATIONAL MODELING OF CALCIUM SIGNALING FROM THE NANOSCALE TO MULTICELLULAR SYSTEMS." Ohio University / OhioLINK, 2006. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=ohiou1160584521.
Full text
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Edwards, James Roy. "Modelling Chemical Communication in Neuroglia." Thesis, The University of Sydney, 2007. http://hdl.handle.net/2123/2184.
Full textAbstract:
In vivo many forms of glia utilise both intercellular and extracellular pathways in the form of IP3 permeable gap junctions and cytoplasmic ATP diffusion to produce calcium waves. We introduce a model of ATP and Ca2+ waves in clusters of glial cells in which both pathways are included. Through demonstrations of its capacity to replicate the results of existing theoretical models of individual pathways and to simulate experimental observations of retinal glia the validity of the model is confirmed. Characteristics of the waves resulting from the inclusion of both pathways are identified and described.
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Edwards, James Roy. "Modelling Chemical Communication in Neuroglia." University of Sydney, 2007. http://hdl.handle.net/2123/2184.
Full textAbstract:
Master of ScienceIn vivo many forms of glia utilise both intercellular and extracellular pathways in the form of IP3 permeable gap junctions and cytoplasmic ATP diffusion to produce calcium waves. We introduce a model of ATP and Ca2+ waves in clusters of glial cells in which both pathways are included. Through demonstrations of its capacity to replicate the results of existing theoretical models of individual pathways and to simulate experimental observations of retinal glia the validity of the model is confirmed. Characteristics of the waves resulting from the inclusion of both pathways are identified and described.
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Higashi, Cristiane. ""Investigação do processo de obtenção de aluminatos de bário e cálcio para construção e caracterização de catodos termiônicos impregnados para aplicação em dispositivos de microondas de potência"." Universidade de São Paulo, 2006. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/85/85134/tde-31052007-150633/.
Full textAbstract:
O presente trabalho descreve os processos de preparação do aluminato de bário e cálcio, material emissor de elétrons, empregados nos catodos do tipo impregnado para utilização em uma válvula de microondas do tipo TWT. Os catodos investigados constituem-se de uma pastilha de tungstênio porosa impregnada com aluminato de bário e cálcio com proporção molar 5:3:2. Para a síntese do aluminato, utilizaram-se três diferentes métodos: reação em estado sólido, precipitação e cristalização. A termogravimetria auxiliou na consolidação dos procedimentos de preparação dos aluminatos de modo a definir os parâmetros de pirólise/calcinação. Verificou-se que a técnica que apresentou melhores características de síntese foi o método da cristalização, pois esta apresentou uma menor temperatura de formação do aluminato (800ºC) em atmosfera oxidante (O2), quando comparada às técnicas de reação em estado sólido e de precipitação (temperatura de 1000ºC em atmosfera redutora H2). Utilizou-se o conceito da distribuição da função trabalho prática (PWFD) de Miram para a caracterização termiônica dos catodos impregnados. Empregando-se este método, foi possível traçar o perfil termiônico do catodo com aluminato de bário e cálcio. As curvas PWFD apresentaram a função trabalho média do catodo aluminato de, aproximadamente, 2,00 eV.In the present work it is described the barium calcium aluminate manufacture processes employed to produce impregnated cathodes to be used in a traveling-wave tube (TWT). The cathodes were developed using a tungsten body impregnated with barium and calcium aluminate with a 5:3:2 proportion (molar). Three different processes were investigated to obtain this material: solid-state reaction, precipitation and crystallization. Thermal analysis, thermogravimetry specifically, supported to determine an adequate preparation procedure (taking into account temperature, time and pirolisys atmosphere). It was verified that the crystallization showed a better result when compared to those investigated (solid-state reaction and precipitation techniques formation temperature is about 1000ºC in hydrogen atmosphere), whereas it presented the lower formation temperature (800ºC) in oxidizing atmosphere (O2). It was used the practical work function distribution theory (PWFD) of Miram to characterize thermionic impregnated cathode. The PWFD curves were used to characterize the barium-calcium aluminate cathode. PWFD curves shown that the aluminate cathode work function is about 2,00 eV.
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Nottingham, Mark. "Resonance photo-ionisation mass spectrometry techniques for the analysis of heavy noble gas isotopes in extra-terrestrial samples." Thesis, University of Manchester, 2017. https://www.research.manchester.ac.uk/portal/en/theses/resonance-photoionisation-mass-spectrometry-techniques-for-the-analysis-of-heavy-noble-gas-isotopes-in-extraterrestrial-samples(93bc14bd-d13f-4d91-ad16-e264754a6e79).html.
Full textAbstract:
The field of noble gas mass spectrometry is a rapidly developing one. There is a sustained requirement for continuous development of instrumentation in order to allow researchers to answer critical questions facing their respective fields. Within planetary science, the question of whether our solar system is 'typical', has been a driving force behind many lines of research. This project sought to build upon the strong instrumental base of the Isotope Geochemistry and Cosmochemistry group of the University of Manchester, in order to develop the Resonance Ionisation Mass Spectrometer for Krypton Isotopes. From that basis, it then sought to develop techniques and protocols for the analysis of extra-terrestrial samples, particularly those of very low mass. The thesis is broken down into three studies. The first involved the development of the mechanisms used to fill the Xe-Ar four-wave mixing cell. This section covers the development, implementation, and characterisation of the newly installed mass flow controllers. The additional control over the mixing ratio granted allowed an eightfold increase to the sensitivity of the instrument. The reproducibility of the gas ratio is consistently shown throughout, and has ultimately reduced the tuning time of the instrument from a number of weeks to a day. The second section details the required procedures involved in data reduction, and the development of protocols and software for the RIMSKI instrument. A range of approaches are assessed, including a novel approach to cosmic ray exposure age calculations. The methods are discussed and implemented on extra-terrestrial samples, the Stannern eucrite and the Bereba eucrite. Finally, the analytical limits of the RIMSKI instrument are expanded via the measurement of the krypton systems of individual calcium-aluminium-rich inclusions. It is observed that Allende CAIs show a trapped component, Br-derived Kr, as well as an anomalous 'heavy Kr' component (one that is enriched in 86Kr). It is additionally noted that there is a lack of cosmogenic krypton to be found in all but one of the measured inclusions. The implications of these findings are discussed.
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Fog, Lotte S. "Coherent production of neutral pions on '1'2C and '4'0Ca." Thesis, University of Glasgow, 2001. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.368746.
Full text
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HIGASHI, CRISTIANE. "Investigação do processo de obtenção de aluminatos de bário e cálcio para construção e caracterização de catodos termiônicos impregnados para a aplicação em dispositivos de microondas de potência." reponame:Repositório Institucional do IPEN, 2006. http://repositorio.ipen.br:8080/xmlui/handle/123456789/11463.
Full textAbstract:
Made available in DSpace on 2014-10-09T12:52:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0Made available in DSpace on 2014-10-09T13:57:49Z (GMT). No. of bitstreams: 0
Dissertacao (Mestrado)
IPEN/D
Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP
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Zhang, Wenjun. "Waves in mathematical models of intracellular calcium and other excitable systems." Thesis, University of Auckland, 2011. http://hdl.handle.net/2292/14482.
Full textAbstract:
Oscillations in cytoplasmic calcium concentration are a crucial control mechanism in almost every cell type. Two important classes of oscillation are of particular interest: solitary and periodic waves. Both types of waves are commonly observed in physical experiments and found in mathematical models of calcium dynamics and other excitable systems. In this thesis, we try to understand these two classes of wave solutions. We first investigate wave solutions of the canonical excitable model, the FitzHugh-Nagumo (FHN) equations. We analyze the FHN equations using geometric singular perturbation theory and numerical integration, and find some new codimension-two organizing centres of the overall dynamics. Many analytical results about the FHN model in its classical form have already been established. We devise a transformation to change the form of the FHN equations we study into the classical form to make use of the results. This enables us to show how basic features of the bifurcation structure of the FHN equations arise from the singular limit. We then study waves of a representative calcium model. We analyze the dynamics of the calcium model in the singular limit, and show how homoclinic and Hopf bifurcations of the full system arise as perturbations of singular homoclinic and Hopf bifurcations. We compare the wave solutions in the FHN model and the calcium model, and show that the dynamics of the two models differ in some respects (most importantly, in the way in which diffusion enters the equations). We conclude that the FHN model should not uniformly be used as a prototypical model for calcium dynamics. Motivated by phenomena seen in the FHN and calcium models, we then investigate reduction techniques for excitable systems, including the quasi-steady state approximation and geometric singular perturbation theory, and show that criticality of Hopf bifurcations may be changed when applying these reduction methods to slow-fast biophysical systems. This suggests that great care should be taken when using reduction techniques such as these, to ensure that spurious conclusions about the dynamics of a model are not drawn from the dynamics of a reduced version of the model. Finally, we describe the class of numerical algorithms used to compute features of the detailed bifurcation sets for the FHN and calcium models, and show how these were used to locate a non-structurally stable heteroclinic connection between periodic orbits in a calcium model; this is the first time such a global bifurcation has been computed.
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Trafford, Andrew William. "Local and global measurements of intracellular calcium concentration during spontaneous and triggered propagating calcium waves in single rat ventricular myocytes." Thesis, University of Liverpool, 1996. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.307663.
Full text
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Timofeeva, Yulia. "Oscillations and waves in single- and multi-cellular systems with free calcium." Thesis, Loughborough University, 2003. https://dspace.lboro.ac.uk/2134/33829.
Full textAbstract:
Calcium ions are an important second messenger in living cells. Indeed calcium signals in the form of waves have been the subject of much recent experimental interest. A fundamental approach for studying cellular signalling is the combination of state-of-the-art experimental techniques, in particular high-resolution fluorescence imaging, with spatio-temporal mathematical models of intracellular calcium regulation. Experimental findings can be incorporated into mathematical models and, vice versa, model predictions can be directly tested in experiments. This approach provides a powerful tool to clarify the very complex mechanisms involved in cellular Ca2+ signalling. The aim of this thesis is to provide insight into oscillations and waves of cytosolic Ca2+ in both single- and multi-cellular systems from a mathematical perspective.
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Kelly, Douglas Robert. "The effect of extracellular ATP on spontaneous calcium waves in isolated rat cardiomyocytes /." Title page and abstract only, 2002. http://web4.library.adelaide.edu.au/theses/09SB/09sbk2963.pdf.
Full text
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Paković, Srdan. "Contributions to the theory of non diffractive waves and synthesis of metallic Bessel beam/X-wave launchers." Thesis, Rennes 1, 2021. http://www.theses.fr/2021REN1S128.
Full textAbstract:
Cette thèse présente les contributions de l'auteur au domaine des ondes non-diffractives. Essentiellement, les ondes non diffractives sont des faisceaux électromagnétiques qui rayonnent une énergie localisée avec une variété d'applications pratiques potentielles. Le travail présenté dans cette thèse peut être divisé en deux parties. Dans la première partie, un nouveau concept de synthèse de lanceurs de faisceaux de Bessel/ondes X à profil spline a été proposé. Tout d'abord, un outil basé sur l'adaptation de mode est présenté. L'outil est capable d'évaluer les paramètres S, les diagrammes de rayonnement en champ proche et lointain de structures métalliques à symétrie azimutale. Ensuite, des lanceurs métalliques à faisceau de Bessel/ à impulsion sont synthétisés à l'aide de cet outil ad hoc. Le concept a été validé expérimentalement en fabriquant et en mesurant un lanceur pour fonctionner dans une gamme de fréquences de 75 à 105 GHz. Le lanceur est la première démonstration d'un lanceur d'ondes X à de telles fréquences. Dans la deuxième partie, nous avons étudié l'utilisation d'ondes non diffractives pour le transfert d'énergie sans fil. Tout d'abord, l'utilisation de faisceaux de Bessel-Gauss pour le WPT est étudiée. Les performances supérieures des faisceaux de Bessel-Gauss par rapport aux faisceaux de Bessel sont démontrées. Un lanceur Bessel-Gauss a été conçu pour valider cette affirmation. Le coefficient de transfert de puissance du lanceur dépasse 50 % pour les distances dépassant sa portée de non diffractionThis thesis present the author’s contributions to the field of non-diffractive waves. Essentially, non-diffractive waves are electromagnetic beams that radiate localized energy with a variety of potential practical applications. The work presented in this thesis can be divided into two parts. In the first part, a novel concept of synthesizing metallic spline profiled Bessel beam/X-wave launchers has been proposed. First, an ad-hoc tool based on mode matching is presented. The tool is capable of evaluating the S parameters, near-, and far-field radiation patterns of metallic structures with azimuthal symmetry. Then, metallic Bessel beam/X-wave launchers are synthesized using the ad-hoc tool. The concept has been experimentally validated by manufacturing and measuring an X-wave launcher operating in a 75-105 GHz frequency range. The fabricated launcher is the first experimental demonstration of an X-wave launcher at such frequencies. In the second part, we have investigated the use of non-diffractive waves for wireless power transfer. First, the use of Bessel-Gauss beams for WPT is investigated. The superior performance of Bessel-Gauss beams compared to Bessel beams is demonstrated. A Bessel-Gauss launcher has been designed for validating this claim. The power transfer coefficient of the launcher exceeds 50% for distances exceeding its non-diffractive range
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Cox, Kimberly Yvonne. "Melatonin modulates intercellular communication among immortalized rat suprachiasmatic nucleus cells." [College Station, Tex. : Texas A&M University, 2007. http://hdl.handle.net/1969.1/ETD-TAMU-2436.
Full text
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Ben, Hassan Saïdi Ismaïl. "Numerical simulations of the shock wave-boundary layer interactions." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLS390/document.
Full textAbstract:
Les situations dans lesquelles une onde de choc interagit avec une couche limite sont nombreuses dans les industries aéronautiques et spatiales. Sous certaines conditions (nombre de Mach élevé, grand angle de choc…), ces interactions entrainent un décollement de la couche limite. Des études antérieures ont montré que la zone de recirculation et le choc réfléchi sont tous deux soumis à un mouvement d'oscillation longitudinale à basse fréquence connu sous le nom d’instabilité de l’interaction onde de choc / couche limite (IOCCL). Ce phénomène appelé soumet les structures à des chargement oscillants à basse fréquence qui peuvent endommager les structures.L’objectif du travail de thèse est de réaliser des simulations instationnaires de l’IOCCL afin de contribuer à une meilleure compréhension de l’instabilité de l’IOCCL et des mécanismes physiques sous-jacents.Pour effectuer cette étude, une approche numérique originale est utilisée. Un schéma « One step » volume fini qui couple l’espace et le temps, repose sur une discrétisation des flux convectifs par le schéma OSMP développé jusqu’à l’ordre 7 en temps et en espace. Les flux visqueux sont discrétisés en utilisant un schéma aux différences finies centré standard. Une contrainte de préservation de la monotonie (MP) est utilisée pour la capture de choc. La validation de cette approche démontre sa capacité à calculer les écoulements turbulents et la grande efficacité de la procédure MP pour capturer les ondes de choc sans dégrader la solution pour un surcoût négligeable. Il est également montré que l’ordre le plus élevé du schéma OSMP testé représente le meilleur compromis précision / temps de calcul. De plus un ordre de discrétisation des flux visqueux supérieur à 2 semble avoir une influence négligeable sur la solution pour les nombres de Reynolds relativement élevés considérés.En simulant un cas d’IOCCL 3D avec une couche limite incidente laminaire, l’influence des structures turbulentes de la couche limite sur l’instabilité de l’IOCCL est supprimée. Dans ce cas, l’unique cause d’IOCCL suspectée est liée à la dynamique de la zone de recirculation. Les résultats montrent que seul le choc de rattachement oscille aux fréquences caractéristiques de la respiration basse fréquence du bulbe de recirculation. Le point de séparation ainsi que le choc réfléchi ont une position fixe. Cela montre que dans cette configuration, l’instabilité de l’IOCCL n’a pas été reproduite.Afin de reproduire l’instabilité de l’IOCCL, la simulation de l’interaction entre une onde de choc et une couche limite turbulente est réalisée. Une méthode de turbulence synthétique (Synthetic Eddy Method - SEM) est développée et utilisée à l’entrée du domaine de calcul pour initier une couche limite turbulente à moindre coût. L’analyse des résultats est effectuée en utilisant notamment la méthode snapshot-POD (Proper Orthogonal Decomposition). Pour cette simulation, l’instabilité de l’IOCCL a été reproduite. Les résultats suggèrent que la dynamique du bulbe de recirculation est dominée par une respiration à moyenne fréquence. Ces cycles successifs de remplissage / vidange de la zone séparée sont irréguliers dans le temps avec une taille maximale du bulbe de recirculation variant d’un cycle à l’autre. Ce comportement du bulbe de recirculation traduit une modulation basse fréquence des amplitudes des oscillations des points de séparation et de recollement et donc une respiration basse fréquence de la zone séparée. Ces résultats suggèrent que l’instabilité de l’IOCCL est liée à cette dynamique basse fréquence du bulbe de recirculation, les oscillations du pied du choc réfléchi étant en phase avec le point de séparationSituations where an incident shock wave impinges upon a boundary layer are common in the aeronautical and spatial industries. Under certain circumstances (High Mach number, large shock angle...), the interaction between an incident shock wave and a boundary layer may create an unsteady separation bubble. This bubble, as well as the subsequent reflected shock wave, are known to oscillate in a low-frequency streamwise motion. This phenomenon, called the unsteadiness of the shock wave boundary layer interaction (SWBLI), subjects structures to oscillating loads that can lead to damages for the solid structure integrity.The aim of the present work is the unsteady numerical simulation of (SWBLI) in order to contribute to a better understanding of the SWBLI unsteadiness and the physical mechanism causing these low frequency oscillations of the interaction zone.To perform this study, an original numerical approach is used. The one step Finite Volume approach relies on the discretization of the convective fluxes of the Navier Stokes equations using the OSMP scheme developed up to the 7-th order both in space and time, the viscous fluxes being discretized using a standard centered Finite-Difference scheme. A Monotonicity-Preserving (MP) constraint is employed as a shock capturing procedure. The validation of this approach demonstrates the correct accuracy of the OSMP scheme to predict turbulent features and the great efficiency of the MP procedure to capture discontinuities without spoiling the solution and with an almost negligible additional cost. It is also shown that the use of the highest order tested of the OSMP scheme is relevant in term of simulation time and accuracy compromise. Moreover, an order of accuracy higher than 2-nd order for approximating the diffusive fluxes seems to have a negligible influence on the solution for such relatively high Reynolds numbers.By simulating the 3D unsteady interaction between a laminar boundary layer and an incident shock wave, we suppress the suspected influence of the large turbulent structures of the boundary layer on the SWBLI unsteadiness, the only remaining suspected cause of unsteadiness being the dynamics of the separation bubble. Results show that only the reattachment point oscillates at low frequencies characteristic of the breathing of the separation bubble. The separation point of the recirculation bubble and the foot of the reflected shock wave have a fixed location along the flat plate with respect to time. It shows that, in this configuration, the SWBLI unsteadiness is not observed.In order to reproduce and analyse the SWBLI unsteadiness, the simulation of a shock wave turbulent boundary layer interaction (SWTBLI) is performed. A Synthetic Eddy Method (SEM), adapted to compressible flows, has been developed and used at the inlet of the simulation domain for initiating the turbulent boundary layer without prohibitive additional computational costs. Analyses of the results are performed using, among others, the snapshot Proper Orthogonal Decomposition (POD) technique. For this simulation, the SWBLI unsteadiness has been observed. Results suggest that the dominant flapping mode of the recirculation bubble occurs at medium frequency. These cycles of successive enlargement and shrinkage of the separated zone are shown to be irregular in time, the maximum size of the recirculation bubble being submitted to discrepancies between successive cycles. This behaviour of the separation bubble is responsible for a low frequency temporal modulation of the amplitude of the separation and reattachment point motions and thus for the low frequency breathing of the separation bubble. These results tend to suggest that the SWBLI unsteadiness is related to this low frequency dynamics of the recirculation bubble; the oscillations of the reflected shocks foot being in phase with the motion of the separation point
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Almeida, Joseany de Moraes Santos. "PROCEDIMENTO ELETROANALÍTICO PARA DETERMINAÇÃO DE CÁLCIO EM BIODIESEL." Universidade Federal do Maranhão, 2013. http://tedebc.ufma.br:8080/jspui/handle/tede/980.
Full textAbstract:
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Previous issue date: 2013-06-05Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
Metal traces are often detected in biodiesel samples due to its presence in the raw materials or solubilization during its manufacturing. Thus, this work aims to propose an electroanalytical methodology for the direct determination of Ca²⁺ in biodiesel using with a glassy carbon electrode. The metal quantification was developed according to Anodic Stripping Voltammetry Mode square-wave (SWASV) technique applying EDTA as the complexing agent. Thus, all samples were pretreated according to wet acid digestion processing and microwave radiation. Therefore, a solution of 4 mL of ultrapure nitric acid (HNO₃), 2 mL of hydrogen peroxide (H₂O₂) and 1 mL deionized water were added to 300 mg sample of biodiesel. Later, such mixtures was thermal treated at 90 °C using 300 W (10 min) and 450 W (5 min) of microwave radiations. The analytical determinations were carried out using ammonium buffer (0.01 mol Lˉ¹, pH = 9.4) as supporting electrolyte and EDTA (1x10ˉ² mol Lˉ¹) as ligand. The optimized voltammetric conditions were EDEP = -1000 mV; tpre = 120 s; Frequency = 30 Hz; Amplitude = 100 mV and ΔEstep = 15 mV. The accuracy was verified by recovery tests. In all cases, the metal quantizations were statistically consistent considering the t-test student for a confidence level of 95%. The CV values were lower than 11%, the recoveries were between 102.9% to 102.4% and the values of the detection limits were 1.9 x 10ˉ⁸ and 1.6 x 10ˉ9 mol Lˉ¹ for the samples, showing good accuracy and sensitivity of the proposed method. The values obtained for the samples ranged from 2.8 x 10ˉ⁸ ± 5.0 x 10ˉ⁸ mol Lˉ¹ and 3.4 x 10ˉ7 ± 5.0 x 10ˉ9 mol Lˉ¹ for Ca²⁺ in evaluated biodiesel.
A presença de metais no biodiesel está diretamente relacionada com a matéria-prima utilizada e também com o processo utilizado para a obtenção do biodiesel. Este trabalho apresenta um procedimento eletroanalítico simples para a determinação direta de Ca2+ em biodiesel com um eletrodo de carbono vítreo. A determinação foi feita com a técnica Voltametria de Redissolução Anódica no modo onda quadrada (SWASV), usando-se o EDTA como agente complexante. As amostras de biodiesel foram submetidas a um processo de digestão ácida por via úmida por radiação, em sistema fechado, com o uso de um microondas. O procedimento para digestão das amostras foi realizado pela adição de 4 mL de ácido nítrico ultrapuro (HNO₃), 2 mL de peróxido de hidrogênio (H₂O₂) e 1 mL de água deionizada em 300 mg de amostra de biodiesel. As amostras foram aquecidas a uma temperatura de 90 oC, durante 10 minutos, em potência de 300 W e 5 minutos em potência de 450 W. As determinações foram feitas utilizando-se tampão amônio (0,01 mol Lˉ¹), pH 9,4, como eletrólito suporte e EDTA 1 x 10ˉ² mol Lˉ¹ como ligante, nas seguintes condições: potencial de deposição (Edep) = -1000 mV; tempo de pré-concentração (tpré) = 120 s; frequência (Freq.) = 30 Hz; amplitude (Amp) =100 mV e potencial de escada (ΔEescada) =15 mV. A exatidão do método foi verificada através de testes de recuperação. Os resultados foram concordantes, estatisticamente, considerando o teste-t de student para um nível de confiança de 95%. Os valores de CV foram menores que 11%, as recuperações foram entre 102,9 % e 102,4 % e os valores dos limites de detecção foram de 1,9 x 10ˉ⁸ e de 1,6 x 10ˉ9 mol Lˉ¹ para as amostras analisadas, mostrando boa exatidão e sensibilidade do método proposto. Os valores obtidos para as amostras analisadas situaram-se entre 2,8 x 10ˉ6 ± 5,0 x 10ˉ⁸ mol Lˉ¹ e 3,4 x 10ˉ7 ± 5,0 x 10ˉ9 mol Lˉ¹ para Ca²⁺ nas amostras de biodiesel.
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Whitmer, Deborah Lou. "Spatial and temporal characterizatioin of intercellular calcium waves in longitudinal smooth muscle of guinea pig ileum and distal colon /." abstract and full text PDF (free order & download UNR users only), 2005. http://0-wwwlib.umi.com.innopac.library.unr.edu/dissertations/fullcit/3209122.
Full textAbstract:
Thesis (Ph. D.)--University of Nevada, Reno, 2005."December, 2005." Includes bibliographical references (leaves 194-212). Online version available on the World Wide Web. Library also has microfilm. Ann Arbor, Mich. : ProQuest Information and Learning Company, [2005]. 1 microfilm reel ; 35 mm.
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Gupta, Adarsh Baboo. "Numerical Simulations of the shock wave-boundary layer interaction in complex geometries." Thesis, université Paris-Saclay, 2020. http://www.theses.fr/2020UPAST013.
Full textAbstract:
L'objectif du présent travail de thèse est de fournir une meilleure compréhension des phénomènes physiques responsables des oscillations longitudinales basse fréquence de la bulle de séparation observées dans les écoulements supersoniques.Afin d'étudier ce mouvement à basse fréquence, des calculs (DNS) de l'interaction entre l'onde de choc et la couche limite laminaire dans des géométries complexes ont été réalisés. Pour effectuer ces simulations, la prise en compte des coordonnées curvilignes a été implémentée dans le solveur CHORUS massivement parallèle (MPI), basé sur la méthode des volumes finis et développé au LIMSI-CNRS.La première partie manuscrit est la validation de l'approche numérique. L'influence de la distorsion du maillage a été analysée à partir de plusieurs cas-test. Les erreurs introduites par différents types de déformation pour les trois cas-test considérés (advection, turbulence et écoulement avec onde de choc) ont été analysées. Dans la mesure où les volumes de contrôle restent proches d'un parallélépipède, il a été montré que les erreurs dues à la déformation restaient faibles. Dans certains cas, il a été observé que l’introduction d’une non-orthogonalité du maillage entrainait une augmentation significative de ces erreurs. La deuxième partie concerne la validation du code dans le cadre de l’écoulement supersonique autour d'une rampe de compression, qui est le cœur de la présente étude. Les validations ont été réalisées dans le cas d'écoulements non visqueux et visqueux sur une rampe de compression et la comparaison avec des données théoriques et numériques a été présentée. Cette comparaison a montré que les résultats obtenus avec le code CHORUS sont en bon accord avec les données de référence. Cependant, ces études sont assez anciennes et de nombreux progrès ont été réalisés dans les méthodes numériques pour les simulations d’écoulements à grande vitesse. Malheureusement, il n'y a que peu d'études récentes concernant des simulations ou des expériences d'écoulement entièrement laminaire autour de rampes ou d'autres géométries complexes qui auraient pu aider à évaluer la capacité de Chorus à calculer de tels écoulements. Il a donc été décidé de créer notre propre cas-test à l'aide d'un solveur de flux supersonique largement testé, rhoCentralFoam d’OpenFOAM. Les résultats obtenus ont montrés un assez bon accord au vu des différences fondamentales entre les deux approches. Ceci nous a donc permis de considérer que le code Chorus était validé et pouvait, avec une grande confiance, être utilisé pour réaliser des DNS dans le cadre d’écoulement compressibles autour de géométries complexes.En conséquence, le dernier chapitre s’est attelé à l’analyse physique de l’écoulement crée par le développement d’une couche limite laminaire autour de deux géométries: une rampe de compression classique et une rampe de compression-détente. Le but de ces simulations était de déterminer si les oscillations basse-fréquence de la zone de recirculation pouvaient être reliées à la présence de structures cohérentes dans la couche limite incidente. Les résultats ont montré que, dans les deux configurations testées, AUCUNE oscillation n’est observée sur le choc de décollement ou sur la bulle de recirculation. L’analyse des spectres obtenus grâce à des sondes situées au voisinage du choc de décollement a néanmoins mis en évidence que toutes les fréquences associées aux oscillations étaient présentes dans ces signaux. La conclusion de cette étude est que l’absence des oscillations n’est pas, comme pensé initialement, due à l’absence de structures tourbillonnaires dans la couche limite incidente mais plutôt au fait que, dans le cas laminaire, la taille de la zone de recirculation est extrêmement importante. Ainsi, même si les perturbations responsables des oscillations dans le cas turbulent sont également présentes en régime laminaire, elles sont trop amorties pour pouvoir déplacer le choc de décollement et/ou la zone de recirculationThe objective of the present thesis work is to provide a better insight of the SWBLI unsteadiness due to the low-frequency streamwise oscillations of the separation bubble. To investigate this low frequency motion, DNS of the interaction between the shock wave and laminar boundary layer in complex geometries has been carried out. To perform those simulations, a modified numerical approach for curvilinear coordinate, implemented in an in-house parallel (MPI) Finite-Volume based DNS/LES solver (CHORUS) developed at LIMSI-CNRS is used.The first part of the thesis is the validation of the modified numerical approach. The influence of the mesh distortion has been analyzed from several test cases. The errors introduced by different types of deformation for the three test cases dealing with advection, turbulence, and shock wave were identifiable. The errors created by deformation of the mesh are found comparatively low if the control volumes stay close to a parallelepiped. In some cases, a significant rise has been seen due to the introduction of the non-orthogonality of the mesh.The second part is the validation of code in the framework of supersonic flows around a compression corner which is the core of the present dissertation. The validation studies have been carried out for the case of both inviscid and viscous flows over a compression ramp and the comparison with theoretical as well as numerical data has been presented. This comparison has shown that the results obtained with CHORUS code are in good agreement with the reference data. However, those studies are rather old and a lot of progress has been made in numerical methods for high-speed flow simulations. Unfortunately, there are only a few recent studies concerning simulations or experiments of fully laminar flow around ramps or other complex geometries that could have helped to assess Chorus’ ability to compute such flows. It has then been decided to create our own test case using an extensively tested supersonic flow solver, rhoCentralFoam of the OpenFOAM open-source numerical package. The results obtained provided the difference in the two numerical approaches and allowed us to consider Chorus as validated for DNS of compressible flows with shocks in complex geometries.Consequently, the last chapter deals with the physical analysis of the flow created by a laminar boundary layer developing around two geometries: a classical compression ramp and a compression-expansion ramp. As said earlier, the goal of those simulations was to determine whether the low-frequency oscillations of the recirculation zone can be related to the coherent structures in the incoming boundary layer. The results have demonstrated that, for both configurations, the separation shock IS NOT subjected to longitudinal oscillations. However, when analysing the spectra from probes in the vicinity of the separation point, it has appeared that all the frequency information is contained in those temporal signals. The conclusion of this study is that the absence of oscillations in the laminar case is not, as originally thought, due to the absence of coherent structures in the incoming boundary layer but rather to the fact that, in the laminar case, the separation bubble extent is too large. As a consequence, even if the perturbations that make the bubble oscillate in the turbulent case are present for laminar boundary layer, they are damped in such a way that they are not able to move the shock system and/or the recirculation zone. The next step to this study would be to reduce either the freestream Mach number or the ramp angle in order to have a smaller recirculation bubble and check if the motion appear in that case
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Ridoux, Julien. "Contribution au développement d'une méthode de calcul rapide de propagation des ondes de souffle en présence d'obstacles." Thesis, Paris 6, 2017. http://www.theses.fr/2017PA066193/document.
Full textAbstract:
La simulation directe des ondes de souffle générées par une explosion maîtrisée, ou accidentelle, est un problème délicat du fait des différentes échelles spatiales en jeu. De plus, en environnement réel (topographie, zone urbaine, …), l’onde de souffle interagit avec les obstacles géométriques en se réfléchissant, se diffractant et se recombinant. La forme du front devient complexe, rendant difficile voire impossible une estimation a priori des effets des explosions.Ce travail de thèse contribue à la mise au point d’une méthode de calcul rapide des ondes de souffle en présence d’obstacles. Il repose sur des modèles hyperboliques simplifiés de propagation d'ondes de choc extraits de la littérature, où seul le front incident est modélisé. Ceci permet une réduction significative du coût des simulations : les 5 équations d'Euler 3D sont réduites à un problème 2D à 2 équations. L’analyse du problème de Riemann met en évidence l’absence de solution de ces modèles lors de la diffraction sur un coin convexe dans certaines configurations fréquemment rencontrées en pratique. L’extension des modèles aux ordres supérieurs ne permet pas de corriger ce défaut. Nous levons cette limitation au travers d'une modification ad hoc. L’effet de souffle consécutif à une explosion est ensuite introduit à partir d’une loi expérimentale pression/distance. Du point de vue numérique, un algorithme Lagrangien conservatif de suivi de front est développé en 2D. Les tests montrent que ce nouveau modèle se compare favorablement à l’expérience, avec une réduction de plusieurs ordres de grandeur du temps de calcul en comparaison des méthodes de résolution directe des équations d’EulerThe direct numerical simulation of blast waves (accidental or industrial explosions) is a challenging task due to the wide range of spatial and temporal scales involved. Moreover, in a real environment (topography, urban area …), the blast wave interacts with the geometrical obstacles resulting in reflection, diffraction and waves recombination phenomena. The shape of the front becomes complex, which limits the efficiency of simple empirical methods.This thesis aims at contributing to the development of a fast running method for blast waves propagation in presence of obstacles. This is achieved through the use of simplified hyperbolic models for shock waves propagation such as Geometrical Shock Dynamics (GSD) or Kinematic models. These models describe only the leading shock front. This leads to a drastic reduction of the computational cost, from 5 Euler equations at 3D to a 2D problem with 2 equations. However, the study of the Riemann problem shows that the solution of these models does not always exist in the case of the diffraction over a convex corner. We propose an ad-hoc extension of GSD in order to remove this limitation. The blast effects are also recovered through an empirical law available in free field. From a numerical point of view, a 2D conservative Lagrangian algorithm has been implemented and validated. First comparisons with experimental data show the good behaviour of this new model at nearly free computational cost compared to direct Euler methods
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Ould, Ahmed Khalifa Mohamed Abderahmane. "Calcul automatique des deformations de la houle, refraction, diffraction, friction : application a l'etude d'un chenal d'acces portuaire." Nantes, 1987. http://www.theses.fr/1987NANT2055.
Full textAbstract:
Pour amenager un site cotier quelconque, l'ingenieur de genie civil a besoin de connaitre les differents facteurs physiques susceptibles de le solliciter. Dans cette recherche, nous nous limitons a l'etude des deformations de la houle car elle est le principal facteur de ces sollicitations. Dans ce cadre, nous avons developpe un code de calcul, resol, base sur la modelisation de l'agitation de la houle, quand elle se propage sur des fonds variables. Cet outil permet d'etablir des plans de houle donnant les deformations des cretes dans l'espace. Cependant, quand les fonds deviennent tourmentes, les plans de houle qu'il fournit presentent des croisements d'orthogonales ou theoriquement les hauteurs de houle y sont infinies. C'est pour cette raison que nous avons concu un code de calcul complementaire, red, base sur un modele mathematique combinant la refraction a la diffraction (modele de radder). Afin d'avoir des resultats realistes, il est indispensable de tenir compte des phenomenes dissipatifs qui se produisent a l'interface eau-sol. Dans ce but, une ebauche d'analyse de l'influence de la friction est integree a resol, en supposant que les fonds restent fixes. Les differents modeles, issus d'etudes bibliographiques, sont d'abord traites avant d'en presenter les analyses algorithmiques. Diverses applications a des configurations theoriques simples ont ete le support d'une validation theorique systematique des codes. L'une des principales originalites de ce travail demeure, d'une part l'analyse de l'agitation de la houle dans des sites concrets (baie de saint brieuc et estuaire de la loire) grace a ces deux codes et, d'autre part la validation experimentale du modele de refraction diffraction par une serie de mesures en nature
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Martin, Alexandre. "Calcul de la réponse à la déformation et au champ électrique dans le formalisme "Projector Augmented-Wave". Application au calcul de vitesse du son de matériaux d'intérêt géophysique." Thesis, Lyon, École normale supérieure, 2015. http://www.theses.fr/2015ENSL1034/document.
Full textAbstract:
La composition interne de notre planète est un vaste sujet d’étude auquel participent de nombreuses disciplines scientifiques. Les conditions extrêmes de pression et de température qui règnent à l’intérieur du noyau (constitué principalement de fer et de nickel) et du manteau terrestre (à base de pérovskites) rendent très difficile la détermination de leur compositions exactes. Ce projet de thèse contribue aux études récentes dont l’enjeu est de déterminer plus précisément le chimisme des minéraux présents. Il a pour objet le développement d’un outil de calcul des vitesses de propagation des ondes sismiques a l’aide d’une méthode fondée sur les simulations ab initio. Ces vitesses sont déduites du tenseur élastique complet, incluant la relaxation atomique et les modifications induites du champ cristallin. Nous utilisons l’approche de la théorie de perturbation de la fonctionnelle de la densité (DFPT) qui permet de s'affranchir des incertitudes numériques qu’impliquent les méthodes classiques basées sur des différences finies. Nous combinons cette approche avec le formalisme « Projector Augmented-Wave » (PAW) qui permet, avec un coût de calcul faible, de prendre en compte tous les électrons du système. Nous avons appliqué la méthode sur des matériaux du noyau et du manteau terrestre. Nous avons déterminé les effets de différents éléments légers (Si, S, C, O et H) sur les vitesses de propagation des ondes sismiques dans le fer pur ainsi que celui de l’aluminium dans la pérovskite MgSiO3The internal composition of our planet is a large topic of study and involves many scientific disciplines. The extreme conditions of pressure and temperature prevailing inside the core (consisting primarily of iron and nickel) and the mantle (consisting mainly of perovskites) make the determination of the exact compositions very difficult. This thesis contributes to recent studies whose aim is to determine more accurately the chemistry of these minerals. Its purpose is the development of a tool for the calculation of seismic wave velocities within methods based on ab-initio simulations. These velocities are calculated from the full elastic tensor, including the atomic relaxation and induced changes in the crystal field. We use the approach of the density functional perturbation theory (DFPT) to eliminate numerical uncertainties induced by conventional methods based on finite differences. We combine this approach with the « Projector Augmented-Wave » (PAW) formalism that takes into account all the electrons of the system with a low computational cost. We apply the method on core and mantle materials and we determine the effects of various lights elements (Si, S, C, O and H) on the seismic wave velocities of pure iron, as well as the effect of aluminum in the perovskite MgSiO3
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Issa, Samar. "Méthodes variationnelles : Applications à l'analyse d'image et au modèle de Frenkel-Kontorova." Phd thesis, Université de La Rochelle, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00808646.
Full textAbstract:
Cette thèse est décomposée en deux parties. La première est consacrée à l'étude de la restauration d'image et la seconde partie est consacrée à l'étude d'un modèle de Frenkel-Kontorova par des méthodes issues du calcul variationnel et des équations aux dérivées partielles. Au chapitre 1, nous présentons les questions essentielles que nous traiterons dans cette thèse, puis on fait des rappels sur les définitions et quelques propriétés d'espace des fonctions à variations bornées BV , l'espace d'Orlicz et le modèle de Frenkel-Kontorova. Au chapitre 2, nous montrons que les problèmes de minimisation non convexe (restauration d'image) contenant des termes de régularisation sous-linéaires sont mal posés. Au chapitre 3, nous étudions un modèle de restauration avec un terme de régularisation à croissance non standard, proposé par Blomgren et al. : le module du gradient est élevé a une puissance qui dépend elle même du gradient. On montre qu'elle est semi-continue inférieurement pour la topologie faible d'un certain espace d'Orlicz-Sobolev qui lui est associé, ce qui permet un résultat d'existence de la solution. Au chapitre 4, nous étudions un modèle de Frenkel-Kontorova, dont on montre l'existence d'au moins une solution de type travelling wave, u.
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Parikh, Jaimit B. "Theoretical Investigation of Intra- and Inter-cellular Spatiotemporal Calcium Patterns in Microcirculation." FIU Digital Commons, 2015. http://digitalcommons.fiu.edu/etd/1927.
Full textAbstract:
Microcirculatory vessels are lined by endothelial cells (ECs) which are surrounded by a single or multiple layer of smooth muscle cells (SMCs). Spontaneous and agonist induced spatiotemporal calcium (Ca2+) events are generated in ECs and SMCs, and regulated by complex bi-directional signaling between the two layers which ultimately determines the vessel tone. The contractile state of microcirculatory vessels is an important factor in the determination of vascular resistance, blood flow and blood pressure. This dissertation presents theoretical insights into some of the important and currently unresolved phenomena in microvascular tone regulation. Compartmental and continuum models of isolated EC and SMC, coupled EC-SMC and a multi-cellular vessel segment with deterministic and stochastic descriptions of the cellular components were developed, and the intra- and inter-cellular spatiotemporal Ca2+ mobilization was examined.
Coupled EC-SMC model simulations captured the experimentally observed localized subcellular EC Ca2+ events arising from the opening of EC transient receptor vanilloid 4 (TRPV4) channels and inositol triphosphate receptors (IP3Rs). These localized EC Ca2+ events result in endothelium-derived hyperpolarization (EDH) and Nitric Oxide (NO) production which transmit to the adjacent SMCs to ultimately result in vasodilation. The model examined the effect of heterogeneous distribution of cellular components and channel gating kinetics in determination of the amplitude and spread of the Ca2+ events. The simulations suggested the necessity of co-localization of certain cellular components for modulation of EDH and NO responses. Isolated EC and SMC models captured intracellular Ca2+ wave like activity and predicted the necessity of non-uniform distribution of cellular components for the generation of Ca2+ waves. The simulations also suggested the role of membrane potential dynamics in regulating Ca2+ wave velocity. The multi-cellular vessel segment model examined the underlying mechanisms for the intercellular synchronization of spontaneous oscillatory Ca2+ waves in individual SMC.
From local subcellular events to integrated macro-scale behavior at the vessel level, the developed multi-scale models captured basic features of vascular Ca2+ signaling and provide insights for their physiological relevance. The models provide a theoretical framework for assisting investigations on the regulation of vascular tone in health and disease.
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Bramas, Bérenger. "Optimization and parallelization of the boundary element method for the wave equation in time domain." Thesis, Bordeaux, 2016. http://www.theses.fr/2016BORD0022/document.
Full textAbstract:
La méthode des éléments frontières pour l’équation des ondes (BEM) est utilisée en acoustique eten électromagnétisme pour simuler la propagation d’une onde avec une discrétisation en temps(TD). Elle permet d’obtenir un résultat pour plusieurs fréquences à partir d’une seule résolution.Dans cette thèse, nous nous intéressons à l’implémentation efficace d’un simulateur TD-BEM sousdifférents angles. Nous décrivons le contexte de notre étude et la formulation utilisée qui s’exprimesous la forme d’un système linéaire composé de plusieurs matrices d’interactions/convolutions.Ce système est naturellement calculé en utilisant l’opérateur matrice/vecteur creux (SpMV). Nousavons travaillé sur la limite du SpMV en étudiant la permutation des matrices et le comportementde notre implémentation aidé par la vectorisation sur CPU et avec une approche par bloc surGPU. Nous montrons que cet opérateur n’est pas approprié pour notre problème et nous proposonsde changer l’ordre de calcul afin d’obtenir une matrice avec une structure particulière.Cette nouvelle structure est appelée une matrice tranche et se calcule à l’aide d’un opérateur spécifique.Nous décrivons des implémentations optimisées sur architectures modernes du calculhaute-performance. Le simulateur résultant est parallélisé avec une approche hybride (mémoirespartagées/distribuées) sur des noeuds hétérogènes, et se base sur une nouvelle heuristique pouréquilibrer le travail entre les processeurs. Cette approche matricielle a une complexité quadratiquesi bien que nous avons étudié son accélération par la méthode des multipoles rapides (FMM). Nousavons tout d’abord travaillé sur la parallélisation de l’algorithme de la FMM en utilisant différentsparadigmes et nous montrons comment les moteurs d’exécution sont adaptés pour relâcher le potentielde la FMM. Enfin, nous présentons des résultats préliminaires d’un simulateur TD-BEMaccéléré par FMMThe time-domain BEM for the wave equation in acoustics and electromagnetism is used to simulatethe propagation of a wave with a discretization in time. It allows to obtain several frequencydomainresults with one solve. In this thesis, we investigate the implementation of an efficientTD-BEM solver using different approaches. We describe the context of our study and the TD-BEMformulation expressed as a sparse linear system composed of multiple interaction/convolutionmatrices. This system is naturally computed using the sparse matrix-vector product (SpMV). Wework on the limits of the SpMV kernel by looking at the matrix reordering and the behavior of ourSpMV kernels using vectorization (SIMD) on CPUs and an advanced blocking-layout on NvidiaGPUs. We show that this operator is not appropriate for our problem, and we then propose toreorder the original computation to get a special matrix structure. This new structure is called aslice matrix and is computed with a custom matrix/vector product operator. We present an optimizedimplementation of this operator on CPUs and Nvidia GPUs for which we describe advancedblocking schemes. The resulting solver is parallelized with a hybrid strategy above heterogeneousnodes and relies on a new heuristic to balance the work among the processing units. Due tothe quadratic complexity of this matrix approach, we study the use of the fast multipole method(FMM) for our time-domain BEM solver. We investigate the parallelization of the general FMMalgorithm using several paradigms in both shared and distributed memory, and we explain howmodern runtime systems are well-suited to express the FMM computation. Finally, we investigatethe implementation and the parametrization of an FMM kernel specific to our TD-BEM, and weprovide preliminary results
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Mattesi, Vanessa. "Propagation des ondes dans un domaine comportant des petites hétérogénéités : modélisation asymptotique et calcul numérique." Thesis, Pau, 2014. http://www.theses.fr/2014PAUU3026/document.
Full textAbstract:
Dans cette thèse, nous nous intéressons à la modélisation mathématique des hétérogénéités de longueurs caractéristiques beaucoup plus petites que la longueur d'ondes. La thèse consiste en deux parties. La partie théorique est dédiée à l'obtention d'un développement asymptotique raccordé: la solution est décrite à l'aide d'un développement de champ proche au voisinage de l'obstacle et par un développement de champ lointain hors de ce voisinage. Le développement de champ lointain met en jeu des solutions singulières de l'équation des ondes tandis que le champ proche lui est régi par un modèle quasi-statique. Ces deux développements sont alors raccordés dans une zone intermédiaire dite de raccord. Nous obtenons alors des estimations d'erreurs permettant de rendre rigoureux ce développement asymptotique formel. La deuxième partie est numérique. Elle décrit à la fois la méthode de Galerkine discontinue, une méthode de raffinement de maillage espace-temps et propose une discrétisation des modèles asymptotiques obtenues précédemment. Elle est illustrée par un certain nombre de tests numériquesIn this thesis, we focus our attention on the modeling of heterogeneities which are smaller than the wavelength. The document is decomposed into two parts : a theoretical one and a numerical one. In the first part, we derive a matched asymptotic expansion composed of a far-field expansion and a near-field expansion. The terms of the far-field expansion are singular solutions of the wave equation whereas the terms of the near-field expansion satisfy quasistatic problems. These expansions are matched in an intermediate region. We justify mathematically this theory by proving error estimates. In the second part, we describe the Discontinuous Galerkin method, a local time stepping method and the implementation of the matched asymptotic method. Numerical simulations illustrate these results
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Hristovska, Ines. "Dynamique microgliale en conditions physiologiques : un mécanisme contrôlé par les états de vigilance et l’activité neuronale." Thesis, Lyon, 2019. https://n2t.net/ark:/47881/m60c4v3q.
Full textAbstract:
Les microglies, cellules immunitaires résidentes du système nerveux central (SNC), étaient traditionnellement décrites comme ayant un rôle uniquement lors de blessures ou de maladies du SNC. De manière frappante, dans le cerveau sain, les microglies effectuent une surveillance active du parenchyme en étendant et en rétractant leurs prolongements ramifiés. Ce mouvement est connu sous le nom de motilité microgliale et peut être dirigé vers les synapses. La régulation de ces mouvements et le but des contacts microglie-épines dendritiques restent inconnus. Nous avons examiné l'influence de l'activité neuronale sur la motilité et la morphologie microgliale ainsi que sur les interactions microglies-épines pendant l’éveil et le sommeil. Nous avons observé que les propriétés morpho-dynamiques des microglies sont modulées par les états de vigilance. Les prolongements microgliaux sont attirés par les synapses actives, particulièrement lors de l’éveil, alors que le sommeil régule négativement la proximité des prolongements microgliaux ainsi que les contacts dépendant de l’activité qui lient les prolongements microgliaux aux épines. Le contact des épines avec les prolongements microgliaux entraîne une augmentation de l’activité des épines, principalement observée pendant le sommeil lent. Pour conclure, ces résultats montrent un contrôle complexe de la morpho-dynamique microgliale par l’activité et les états de vigilance. Appréhender les mécanismes régulant la dynamique microgliale et les interactions microglie-épines dendritiques pendant les états de vigilance permettra de mieux comprendre comment les cellules microgliales sont impliquées dans la régulation de l'homéostasie synaptique, l'apprentissage et de la mémoire, des fonctions associées au sommeil. La compréhension des interactions microglies-neurones dans des conditions physiologiques est cruciale pour élucider le fonctionnement synaptique et ses altérations lorsque la microglie est impliquée dans ses fonctions immunes, une caractéristique commune à la plupart des pathologies cérébralesMicroglia, the resident immune cells of the central nervous system (CNS), were traditionally believed to be set into action only by injury or diseases. Strikingly, in the healthy brain, microglia actively carry out parenchyma patrolling by extending and retracting their ramified processes. These movements are referred to as microglial motility and may be to some extent directed toward synapses. However, motility regulation and the purpose of microglia-spine contacts remain elusive. We thus examined the influence of neuronal activity on microglial motility, morphology and microglia-spine interactions during sleep and wakefulness. We found that microglial motility and morphology are modulated by vigilance states. Microglial processes were found to be attracted by active synapses particularly during wake, whereas sleep downregulates microglial proximity and activity-dependent contact with spines. Microglial contact resulted in increased spine activity which was mainly observed during sleep. Understanding the mechanisms regulating microglial dynamics and microglia-spine interactions across the vigilance states will provide further insights into how microglial cells may be involved in sleep- associated functions such as synaptic homeostasis, learning and memory. Grasping these cellular interactions in physiological conditions is crucial to understand synaptic functioning and alterations when microglia are engaged into their immune functions, a hallmark of most brain pathologies
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Gras, Thibaut. "Couplage de méthodes d'éléments finis standards (FEM) et ondulatoires (WFEM) pour le calcul de la réponse vibratoire d'une voie ferrée." Thesis, Compiègne, 2017. http://www.theses.fr/2017COMP2372/document.
Full textAbstract:
La prédiction du bruit de roulement ferroviaire est en enjeu majeur pour la maitrise des nuisances sonores. Au point de contact roue/rail, la roue et la voie sont excités de manière dynamique, ce qui enclenche le rayonnement du bruit de roulement. Les réponses vibratoires au point de contact ainsi que les taux de décroissance des ondes sont des données primordiales pour simuler de manière précise le bruit de roulement. Or, la dimension infinie de la voie ferrée conduit bien souvent à des modèles éléments finis coûteux et non adaptés à la recherche de solutions innovantes. La thèse a pour objectifs de proposer un modèle vibratoire de voie en éléments finis qui prenne en compte la dimension infinie périodique de la voie, mais aussi d’inclure une portion de voie non-périodique sur laquelle des solutions anti-vibratiles peuvent être testées. La propagation des vibrations est exprimée sous la forme d’une décomposition en ondes par la méthode WFE (Wave Finite Element). Le calcul de la réponse vibratoire de la voie périodique infinie est obtenu à partir du déplacement d’une cellule physique longue d’environ 0.6 m. Pour réduire les temps de calcul nécessaires à sa condensation dynamique, une méthode de bi-périodisation est proposée. Le couplage entre les méthodes éléments finis et WFE est développé pour prendre en considération les supports élastiques dans cette cellule. Les comparaisons avec des mobilités expérimentales ainsi que des taux de décroissance montrent un très bon accord calculs-mesures. Enfin, le modèle développé dans cette thèse a permis de tester l’efficacité d’une solution anti-vibratile innovante développée au sein du projet CERVIFER. Celle-ci offre un comportement bi-mode, elle assouplit les supports autour de la roue préservant ainsi l’infrastructure, mais elle rigidifie les supports loin de la roue pour augmenter les taux de décroissance. Les résultats numériques se révèlent prometteurs en termes d’efficacité du dispositif et entrevoient une poursuite du développement de cette solution anti-vibratileRailway noise is a critical issue concerning environmental noise. At the wheel/rail contact point, both the wheel and the track are dynamically excited and vibrate together to emit the well known rolling noise. The point receptance of the rail and the track decay rates are important quantities to accurately predict wheel-rail noise emission. However, the infinite dimension of the track leads to cumbersome numerical finite-element (FE) models and not adapted to assist the research of innovative solutions. The goals of this thesis are to build an efficient numerical model for calculating the vibration from an infinite railway track, but also to include a central non-periodic part with the aim of testing anti-vibration solutions. The vibration propagation along the track is expressed as a sum of different waves using the WFEM (Wave Finite Element Method). The displacements of a 0.6 m unit cell lead to the computation of the whole track. To reduce the dynamic condensation of this cell, a bi-periodic method is proposed in this thesis. The FEM - WFEM coupling is proposed to easily include elastic supports inside the unit cell. Results show a good correlation between test and calculation. Finally, the model proposed in this thesis was used to test the efficiency of an innovative anti-vibration solution developed within the CERVIFER project. It is a dual mode device which makes the supports softer around the wheel to protect the infrastructure, and stiffer away from the wheel to increase the track decay rates. The numerical results revealed to be really promising, and they will permit to pursue the development of this anti-vibration solution
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Delhommeau, Gérard. "Les problemes de diffraction-radiation et de resistance de vagues : etude theorique et resolution numerique par la methode des singularites." Nantes, 1987. http://www.theses.fr/1987NANT2032.
Full textAbstract:
Etude du comportement des structures multiples sollicitees par la houle en profondeur illimitee ou en presence d'un fond horizontal. On expose une theorie permettant de resoudre les problemes hydrodynamiques du premier ordre a l'aide de la methode des singularites de kelvin. Etude du probleme de la resistance de vagues. On pose le probleme de neumann kelvin. Etude des difficultes apparaissant lorsque les corps coupent la surface libre
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Kessentini, Ahmed. "Approche numérique pour le calcul de la matrice de diffusion acoustique : application pour les cas convectifs et non convectifs." Thesis, Lyon, 2017. http://www.theses.fr/2017LYSEC019/document.
Full textAbstract:
La propagation acoustique guidée est étudiée dans ce travail. La propagation des ondes acoustiques dans une direction principale est privilégiée. La méthode des éléments finis ondulatoires est donc exploitée pour extraire les nombres d'ondes. Les déformées des différents modes de conduit rigide sont aussi obtenues. Pour des conduits avec des discontinuités d'impédance, la matrice de diffusion peut être calculée à l'aide d'une modélisation par éléments finis de la partie traitée acoustiquement. Une modélisation tridimensionnelle des conduits traités acoustiquement permet une étude de la propagation pour tous les ordres des modes, de leur diffusion et du comportement acoustique des matériaux absorbants. Les réponses forcées de diverses configurations de guides d'ondes aux conditions aux limites imposées sont également calculées. L'étude est finalement étendue à la propagation acoustique dans les guides d'ondes avec un écoulement moyen uniformeThe guided acoustical propagation is investigated in this work. The propagation of the acoustic waves in a main direction is privileged. A Wave Finite Element method is therefore exploited to extract the wavenumbers. Rigid duct's mode shapes are moreover obtained. For ducts with impedance discontinuities, the scattering matrix can be then calculated through a Finite Element modelling of the lined part. A three dimensional modelling of the lined ducts allows a study of the propagation for the full modes orders, their scattering and the acoustic behaviour of the absorbing materials. The forced responses of various configurations of waveguides with imposed boundary conditions are also calculated. The study is finally extended to the acoustical propagation within waveguides with a uniform mean flow
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Clary, Vincent. "Développement d'un modèle simplifié 3D pour le calcul de parcs d'hydroliennes - Validation expérimentale." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAI068/document.
Full textAbstract:
Des projets d'installation de parcs de plusieurs hydroliennes rapprochées en rivières ou dans les océans ont été récemment démarrés, afin de développer cette source d'énergie renouvelable. Dans ces parcs, les interactions de sillage entre les hydroliennes doivent être calculées puisqu'elles peuvent affecter leur puissance produite. Un modèle CFD stationnaire de type disque d'action couplé aux équations RANS est développé dans ce travail pour calculer la puissance produite et l'écoulement au sein d'un parc d'hydroliennes Darrieus. Ce modèle utilise des répartitions détaillées de force dont l'intensité dépend de la position sur la turbine. Elles sont obtenues par des calculs préliminaires URANS de l'écoulement sur la géométrie de la turbine en rotation. De nouvelles lois sont obtenues pour les coefficients de puissance et de force en utilisant la vitesse locale (vitesse au niveau de la turbine) au lieu de la vitesse amont dans leur définition. Ces coefficients deviennent alors indépendants du confinement de la turbine. Ces lois servent à construire un modèle qui calcule les distributions de force représentant chaque turbine du parc en fonction de la vitesse locale du fluide, pour simuler chaque turbine fonctionnant proche de son point de maximum d'efficacité. Une validation du modèle est réalisée par comparaison à de nouvelles expériences d'une turbine Darrieus à échelle réduite. Différentes configurations de parcs sont ensuite simulées par le modèle 3D, ainsi que par une version 2D du modèle. Les distances entre turbines qui permettent d'obtenir une puissance produite par le parc maximale sont notamment recherchéesNew projects have recently been launched to build farms of several tidal or river turbines, which are part of the renewable energy systems. The turbine wake interactions in the farm must be considered, as they can affect the power production of the turbines. A steady-state Actuator force model using the RANS equations is developed in the present work to calculate the power production and the flow through arrays of tidal or river Darrieus turbines. It uses detailed three dimensional force distributions depending on the position on the turbine, obtained beforehand by a set of blade-resolved URANS simulations of the turbine. New power coefficient and force coefficient laws depending on the local velocity (flow velocity at the machine position) instead of the upstream velocity are established and appear to be independent from the local turbine blockage in an array. Those laws are used to construct a model that adapt the Actuator force distributions to the local velocity of the flow reaching each turbine, in order to simulate each turbine functioning close to its maximum efficiency point. The model is validated against experimental measurements on a reduced-scale Darrieus turbine. Different farm configurations are simulated and compared to results of the same model adapted in two dimensions. The distances between turbines that are optimizing the farm power production are especially investigated
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Perez, Thomas. "Problèmes d'algèbre extérieure liés au calcul de fonctions d'ondes électroniques produits de géminales." Thesis, Université Côte d'Azur, 2020. http://www.theses.fr/2020COAZ4060.
Full textAbstract:
En chimie quantique, les fonctions d'ondes électroniques peuvent être vues comme des multivecteurs ; les problèmes se traduisent par conséquent en langage mathématique grâce à l'algèbre extérieure.Nous rappelons en premier lieu certains résultats sur l'algèbre extérieure d'un espace de Hilbert concernant les produits extérieur et intérieur qui s'avèrent utiles pour la chimie quantique. Dans cette même partie, une méthode pour trouver l'idéal annulateur d'un multivecteur, correspondant en physique à l'espace d'exclusion par le principe de Pauli, est présentée et cette technique sera employée dans un chapitre ultérieur.Dans un deuxième temps, nous faisons un résumé des notions clés du formalisme quantique des systèmes fermioniques et de leur expression du point de vue de l'algèbre extérieure. Nous rappelons également les principales méthodes d'approximation basées sur les fonctions d'ondes en chimie quantique. Nous introduisons par la suite des versions généralisées des concepts de séniorité et d'ionicité. Ces nombres généralisés comptent de façon respective les couches partiellement et entièrement occupées pour toute partition en couches de l'espace des orbitales. Nous construisons ensuite les opérateurs hermitiens dont les espaces propres correspondent aux fonctions d'ondes associées aux différentes valeurs de séniorité généralisée ou d'ionicité généralisée. Les nombres de séniorité généralisée permettent d'établir des hiérarchies plus fines des espaces d'interaction de configuration à l'intérieur d'une séniorité ordinaire donnée.Dans le troisième et principal chapitre, nous présentons le cheminement qui nous a conduit à proposer un nouvel ansatz de fonctions d'ondes produits de géminales où les géminales ne sont pas fortement orthogonales mais satisfont à des contraintes géométriques plus faibles pour réduire l'effort de calcul sans sacrifier l'indiscernabilité des électrons. Nos contraintes géométriques se traduisent par des équations simples impliquant les traces de produits de matrices de géminales. Dans le modèle non trivial le plus basique, un ensemble de solutions est donné par des matrices diagonales par blocs où chaque bloc est de taille 2x2 et se compose d'une matrice de Pauli ou d'une matrice diagonale, multipliée par un paramètre complexe qui est à optimiser. Avec cet ansatz simplifié pour les géminales, le nombre de termes dans le calcul des éléments matriciels des observables quantiques, comme l'hamiltonien de l'équation de Schrödinger électronique, est considérablement réduit.Enfin, dans la dernière partie, nous explicitons la programmation de notre modèle de produits de géminales dans le code “Tonto”, qui est un programme et une librairie pour la cristallographie quantique et la chimie quantique écrits dans le langage “Foo”. La validité de notre code a été testée sur le calcul de l'énergie électronique de chaînes d'hydrogène. De plus, une preuve de principe que notre ansatz donne des résultats significativement plus précis que la méthode des géminales fortement orthogonales a été établieIn quantum chemistry, the electronic wave functions can be viewed as multivectors, therefore all problems translate into mathematical language thanks to the exterior algebra.We first recall some results related to the exterior and the interior products of the exterior algebra of a Hilbert space, which prove useful for quantum chemistry. We follow by presenting a method to find the annihilator ideal of a multivector, corresponding in physics to the excluded space by the Pauli principle, and this technique will be used in a later chapter.In a second step, we provide a summary of the key notions of the quantum formalism of fermionic systems and their counterpart from the point of view of the exterior algebra. We also recall the main approximation methods based on wave functions in quantum chemistry. We then introduce generalized versions of the concepts of seniority number and ionicity. These generalized numbers count respectively the partially occupied and fully occupied shells for any partition of the orbital space into shells. The Hermitian operators whose eigenspaces correspond to wave functions of definite generalized seniority or ionicity values are built. The generalized seniority numbers afford to establish refined hierarchies of configuration interaction spaces within those of fixed ordinary seniority.In the third and main chapter, we present the way that has led us to propose a new geminal product wave function ansatz where the geminals are not strongly orthogonal but satisfy weaker geometrical constraints to lower the computational effort without sacrificing the indistinguishability of the electrons. Our geometrical constraints translate into simple equations involving the traces of products of geminal matrices. In the simplest non-trivial model, a set of solutions is given by block-diagonal matrices where each block is of size 2x2 and consists of a Pauli matrix or a diagonal matrix, multiplied by a complex parameter to be optimized. With this simplified ansatz for geminals, the number of terms in the calculation of the matrix elements of quantum observables, like the Hamiltonian of the Schrödinger electronic equation, is considerably reduced.Finally, in the last part, we explain the implementation of our geminal product model in the computer code “Tonto”, which is a program and library for quantum crystallography and quantum chemistry written in the “Foo” language. The validity of our code has been tested on the calculation of the electronic energy of hydrogen chains. Moreover, a proof of principle that our ansatz gives significantly more accurate results than the strongly orthogonal geminal method has been established
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William-Louis, Mame Jean Pierre. "Etude aérothermodynamique de la propagation des ondes de pression lors de la circulation des trains en tunnels simples ou ramifiés." Valenciennes, 1994. https://ged.uphf.fr/nuxeo/site/esupversions/8a9bc601-5e51-4f33-9b4d-97889ee8f87e.
Full textAbstract:
Lorsqu'un train circule dans un tunnel, de fortes fluctuations de pression sont générées et se propagent sous forme d'ondes. L'écoulement généré dans ces conditions est turbulent, instationnaire et l'air peut devenir compressible. Dans le but de simuler la propagation des ondes, nous avons mené une étude théorique en supposant que les ondes sont planes, et qu'on a un écoulement par tranche. Ainsi, un modèle non homentropique, base sur les équations unidimensionnelles de la dynamique des gaz, a été construit, puis résolu par la méthode des caractéristiques. Ce modèle prend en compte la présence de jonction de tubes, permettant ainsi d'étudier le cas des tunnels ramifiés. Le code de calcul construit à partir de cette étude a permis de simuler la propagation des ondes dans des tunnels simples ou ramifiés, et de faire une étude paramétrique. Les résultats obtenus montrent que l'intensité des ondes dépend de la vitesse du train, du rapport de blocage, des formes du train et du tunnel. Le frottement favorise le pistonnement, tandis que la présence de jonction diminue cet effet et disperse les ondes.
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Mokrani, Cyril. "Impacts de vagues déferlantes sur un obstacle vertical. Modèle théorique et calcul numérique des pics de pression." Thesis, Pau, 2012. http://www.theses.fr/2012PAUU3004/document.
Full textAbstract:
Cette thèse étudie numériquement l'impact d'une onde déferlante à l'échelle de la vague. Dans un premier temps, le phénomène de percussion présent sur de faibles durées est décrit dans deux cas de lâcher de barrage. Les résultats montrent que la réduction du pas d'espace induit des changements locaux dans le profil d'interface avant l'impact. Ces changements influencent fortement les pics de pression, rendant ainsi leur estimation impossible. L'influence de lagéométrie locale de l'interface est théoriquement étudiée sur le cas d'un jet triangulaire. En développant deux lois semi-empiriques, nous montrons que pour des interfaces fortement inclinées, les pics de pression sont très sensibles aux variations d'angles incidents. L'impact d'une onde déferlante est traité en initialisant le déferlement par la mise en place d'un couplage faible de modèles BEM/VOF afin d'approcher la forme du jet avec une précision optimale. Les efforts critiques sont calculés pour des obstacles situés à différentes altitudes. L'intensité des pics est en accord avec la théorie pour des angles inférieurs à 70°. Deux types d'impacts sont étudiés en appliquant les résultats du jet triangulaire au cas de jets courbesNumerical simulations are performed to describe different cases of breaking wave impacts at the wave scale. The main purpose is to assess short duration pressure peak involved in impulsive loads. The academical case of a triangular wedge hitting a vertical wall allows to investigate the origin of pressure peak and connect their magnitudes to the local interface inclination. Theoretical results enable us to derive two semi-empirical laws which show that pressure peaks are very sensitive to angle variations for strong interface inclination, making thus theire assessment difficult. This result is illustrated on a breaking dam case for which mesh size has shown to have a great influence on the incident jet shape, revealing that pressure peak assessment requires to know accurately interface profile. The case of a breaking wave is treated by setting up a coupling approach (VOF / BEM). This method allows to accurately approximate the interface profile at the beginning of the breaking stage. Pressure peaks are in good agreement with the theoretical results for angles lower than 70°. Two differents types of impacts are then treated by applying results from triangular case to breaking wave jet and the influence of interface curvature on pressure peak evolution is studied
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Luquet, David. "3D simulation of acoustical shock waves propagation through a turbulent atmosphere. Application to sonic boom." Thesis, Paris 6, 2016. http://www.theses.fr/2016PA066021/document.
Full textAbstract:
Cette thèse traite des effets de la turbulence atmosphérique sur la propagation d'ondes de choc acoustiques. Ces effets sont d'un grand intérêt pour des applications comme le bang sonique, le buzz saw noise ou le tonnerre. Une méthode numérique unidirectionnelle est développée pour modéliser et simuler la propagation tridimensionnelle d'ondes de choc acoustiques en milieu hétérogène en mouvement. Elle repose sur une approche à pas fractionnés qui permet de prendre en compte efficacement les différents mécanismes physiques présents. Pour s'attaquer à des problèmes 3D réalistes (de l'ordre du milliard de degré de liberté), l'implémentation de la méthode est réalisée en utilisant le paradigme de programmation parallèle " single program multiple data ". La validité de cette méthode est évaluée sur différents cas tests. La méthode est appliquée à l'étude des effets de la turbulence atmosphérique sur la propagation du bang sonique dans la couche limite planétaire. Ainsi, le bang sous trace et le bang dans la zone d'ombre sont calculés pour la configuration hypersonique développée dans le projet européen ATLLAS II. Enfin, la focalisation de chocs faibles sur une caustique cuspidée est simulée. Cela est, à notre connaissance, la première étude de la stabilité d'une caustique non linéaire à des perturbations dues à un écoulementThis thesis deals with the effects of atmospheric turbulence on the propagation of acoustical shock waves. These effects are of major interest for applications such as sonic boom, buzz saw noise or thunder. A numerical one-way method is developed to model and to simulate three-dimensional nonlinear propagation of acoustical shock waves in a moving heterogeneous medium. It relies on a split-step approach that permits to take into account efficiently the different involved physical mechanisms. To tackle realistic 3D problems (of order of one billion of degree of freedom), the implementation of the method is done using the parallel single program multiple data paradigm. Validity of this method is assessed using multiple test cases. The method is applied to investigate the effects of atmospheric turbulence on sonic boom propagation through the Planetary Boundary Layer. Hence, both under-track boom and boom in the shadow zone are studied for a hypersonic configuration developed in the European project ATLLAS II. Finally, the focusing of weak shock waves on a cusped caustic is simulated. It is the first study of the stability of a nonlinear caustic to flow perturbations to our knowledge
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Ritter, Patxi. "Ondes gravitationnelles et calcul de la force propre pour un astre compact en mouvement autour d'un trou noir super-massif." Thesis, Orléans, 2013. http://www.theses.fr/2013ORLE2038/document.
Full textAbstract:
Cette thèse s'inscrit dans le cadre de la modélisation des ondes gravitationnelles et du mouvement relativiste associés aux systèmes binaires à grand rapport de masses (Extreme Mass Ratio Inspiral - EMRI). Ces systèmes sont formés d'un trou noir super massif autour duquel gravite un objet compact de masse stellaire. Dans le formalisme de la théorie perturbative des trous noirs, on développe une méthode numérique qui calcule les formes d'ondes produites par une particule ponctuelle en orbite autour d'un trou noir de Schwarzschild. Il s'agit de résoudre l'équation d’onde de Regge-Wheeler-Zerilli dans le domaine temporel dont la solution, invariante de jauge, peut être reliée aux modes de polarisation, à l'énergie et au moment cinétique emporté par les ondes gravitationnelles. En réaction à l'énergie et au moment perdu, la trajectoire de la particule est affectée au cours du temps. Dans le cadre du formalisme de MiSATaQuWa, on calcule la force propre agissant sur une particule, initialement au repos, est en chute libre sur un trou noir de Schwarzschild. Nous montrons comment cette quantité est définie dans la jauge de Regge-Wheeler par le biais de la régularisation mode-sum. L'effet de la force propre sur le mouvement de la particule est ensuite pris en compte de façon itérative et auto-consistante grâce à un algorithme utilisant une méthode d'orbites osculatrices que nous avons développé. Nous quantifions cet effet en calculant soit la déviation orbitale par rapport au mouvement géodésique, soit les formes d'ondes perturbées et l'énergie rayonnée associéeThis thesis focuses on modelling the gravitational waves and the relativistic motion associated to Extreme Mass Ratio Inspiral (EMRI) systems. These systems consist of a stellar mass compact object gravitationally captured by a super-massive black hole. In black hole perturbation theory, we further develop a numerical method which computes waveforms generated by a point mass particle orbiting a Schwarzschild black hole. The Regge-Wheeler-Zerilli wave equation is solved in time domain. The gauge invariant solution is related to the polarisation modes, the energy and the angular momentum carried by the gravitational waves. In reaction to the energy and the moment lost, the trajectory is modified all along. In the MiSaTaQuWa formalism, we compute the self-force acting upon a point particle which is initially at rest, and then falling into a Schwarzschild black hole. We show how this quantity is defined in the Regge-Wheeler gauge by using the mode-sum regularisation technique. We take into account the self-force effect on the motion of the particle by using an iterative and osculating orbit method conceived herein. We quantify the orbital deviation with respect to the geodesic motion, but also the perturbed wave forms and the associated radiated energy
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Mahfouf, Ali. "Calcul des coefficients de transport dans des plasmas hors de l'équilibre." Thesis, Clermont-Ferrand 2, 2016. http://www.theses.fr/2016CLF22719/document.
Full textAbstract:
Les propriétés de transport à haute température dans les gaz et/ou dans les plasmas ont une importance capitale dans différents domaines, à savoir dans le domaine de technologie de coupure à arc, plasmas de coupure, de soudure ou de gravure. La connaissance des coefficients de transport est nécessaire pour toute modélisation faisant intervenir les équations hydrodynamiques. Dans le cadre de la théorie cinétique des gaz dilués, une solution approchée de l’équation intégro-différentielle de Boltzmann régissant les fonctions de distribution a été proposée par Chapman-Enskog. Les coefficients de transport sont calculés classiquement par la méthode de Chapman-Enskog via les intégrales de collision. Dans le cadre de notre étude nous avons développé, dans un premier temps, un code numérique permettant l’obtention de ces intégrales de collision en tenant compte des singularités qui peuvent apparaître dans le calcul des sections efficaces relatives aux interactions entre les particules constituant les gaz et/ou les plasmas. Dans un second temps nous avons étudié l’influence du choix des paramètres des potentiels d’interaction sur les coefficients de transport. Par la suite, nous avons utilisé le code numérique ainsi développé pour évaluer les coefficients de transport du plasma d’hélium en étudiant l’influence du choix de la méthode de calcul de composition chimique sur ces coefficients. Enfin, un modèle simplifié d’une interaction entre une onde électromagnétique et un plasma d’hélium a été proposé comme une application directe des coefficients de transportTransport properties at high temperature in gases and/or in plasmas are of very importance in various fields, namely in the field of breaking technology in arc, cutting plasma, welding or burning. Knowledge of transport coefficients is necessary for any modeling involving hydrodynamic equations. As part of the kinetic theory of diluted gas, an approximate solution of the integro-differential Boltzmann equation governing distribution functions was proposed by Chapman-Enskog. Transport coefficients are classically computed using the method of Chapman-Enskog through the collision integrals. In our study we have developed, initially, a numerical code to obtain these collision integral taking into account the singularities that may occur in the calculation of the cross sections relating to interactions between particles forming the gas and/or plasmas. Secondly, we have studied the influence of the choice of parameters of interaction potentials on transport coefficients. Subsequently, we have used the numerical code developed for evaluating and helium plasma transport coefficients by studying the influence of the choice of method for calculating chemical composition on these coefficients. Finally, a simplified model of an interaction between an electromagnetic wave and a helium plasma has been proposed as a direct application of the transport coefficients
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Chailan, Romain. "Application of Scientific Computing and Statistical Analysis to address Coastal Hazards." Thesis, Montpellier, 2015. http://www.theses.fr/2015MONTS168/document.
Full textAbstract:
L'étude et la gestion des risques littoraux sont plébiscitées par notre société au vu des enjeux économiques et écologiques qui y sont impliqués. Ces risques sont généralement réponse à des conditions environnementales extrêmes. L'étude de ces phénomènes physiques repose sur la compréhension de ces conditions rarement (voire nullement) observées.Dans un milieu littoral, la principale source d'énergie physique est véhiculée par les vagues. Cette énergie est responsable des risques littoraux comme l'érosion et la submersion qui évoluent à des échelles de temps différentes (événementielle ou long-terme). Le travail réalisé, situé à l'interface de l'analyse statistique, de la géophysique et de l'informatique, vise à apporter des méthodologies et outils aux décideurs en charge de la gestion de tels risques.En pratique, nous nous intéressons à mettre en place des méthodes qui prennent en compte non seulement un site ponctuel mais traitent les problématiques de façon spatiale. Ce besoin provient de la nature même des phénomènes environnementaux qui sont spatiaux, tels les champs de vagues.L'étude des réalisations extrêmes de ces processus repose sur la disponibilité d'un jeu de données représentatif à la fois dans l'espace et dans le temps, permettant de projeter l'information au-delà de ce qui a déjà été observé. Dans le cas particulier des champs de vagues, nous avons recours à la simulation numérique sur calculateur haute performance (HPC) pour réaliser un tel jeu de données. Le résultat de ce premier travail offre de nombreuses possibilités d'applications.En particulier, nous proposons à partir de ce jeu de données deux méthodologies statistiques qui ont pour but respectif de répondre aux problématiques de risques littoraux long-termes (érosion) et à celles relatives aux risques événementiels (submersion). La première s'appuie sur l'application de modèles stochastiques dit max-stables, particulièrement adapté à l'étude des événements extrêmes. En plus de l'information marginale, ces modèles permettent de prendre en compte la structure de dépendance spatiale des valeurs extrêmes. Nos résultats montrent l'intérêt de cette méthode au devant de la négligence de la dépendance spatiale de ces phénomènes pour le calcul d'indices de risque.La seconde approche est une méthode semi-paramétrique dont le but est de simuler des champs spatio-temporels d'états-de-mer extrêmes. Ces champs, interprétés comme des tempêtes, sont des amplifications contrôlées et bi-variés d'épisodes extrêmes déjà observés. Ils forment donc des tempêtes encore plus extrêmes. Les tempêtes simulées à une intensité contrôlée alimentent des modèles physiques événementiels à la côte, permettant d'aider les décideurs à l'anticipation de ces risques encore non observés.Enfin et depuis la construction de ces scenarii extrêmes, nous abordons la notion de pré-calcul dans le but d'apporter en quasi-temps réel au décideur et en tant de crise une prévision sur le risque littoral.L’ensemble de ce travail s'inscrit dans le cadre d'un besoin industriel d’aide à la modélisation physique : chainage de modèles numériques et statistiques. La dimension industrielle de cette thèse est largement consacrée à la conception et au développement d’un prototype de plateforme de modélisation permettant l’utilisation systématique d’un calculateur HPC pour les simulations et le chainage de modèles de façon générique.Autour de problématiques liées à la gestion du risque littoral, cette thèse démontre l'apport d'un travail de recherche à l'interface de plusieurs disciplines. Elle y répond en conciliant et proposant des méthodes de pointe prenant racine dans chacune de ces disciplinesStudies and management of coastal hazards are of high concerns in our society, since they engage highly valuable economical and ecological stakes. Coastal hazards are generally responding to extreme environmental conditions. The study of these physical phenomena relies on the understanding of such environmental conditions, which are rarely (or even never) observed.In coastal areas, waves are the main source of energy. This energy is responsible of coastal hazards developed at different time-scales, like the submersion or the erosion.The presented work, taking place at the interface between Statistical Analysis, Geophysics and Computer Sciences, aiming at bringing forward tools and methods serving decision makers in charge of the management of such risks.In practice, the proposed solutions answer to the questionings with a consideration of the space dimension rather than only punctual aspects. This approach is more natural considering that environmental phenomena are generally spatial, as the sea-waves fields.The study of extreme realisations of such processes is based on the availability of a representative data set, both in time and space dimensions, allowing to extrapolating information beyond the actual observations. In particular for sea-waves fields, we use numerical simulation on high performance computational clusters (HPC) to product such a data set. The outcome of this work offers many application possibilities.Most notably, we propose from this data set two statistical methodologies, having respective goals of dealing with littoral hazards long-terms questionings (e.g., erosion) and event-scale questionings (e.g., submersion).The first one is based on the application of stochastic models so-called max-stable models, particularly adapted to the study of extreme values in a spatial context. Indeed, additionally to the marginal information, max-stable models allow to take into account the spatial dependence structures of the observed extreme processes. Our results show the interest of this method against the ones neglecting the spatial dependence of these phenomena for risk indices computation.The second approach is a semi-parametric method aiming at simulating extreme waves space-time processes. Those processes, interpreted as storms, are controlled and bi-variate uplifting of already observed extreme episodes. In other words, we create most severe storms than the one already observed. These processes simulated at a controlled intensity may feed littoral physical models in order to describe a very extreme event in both space and time dimensions. They allow helping decision-makers in the anticipation of hazards not yet observed.Finally and from the construction of these extreme scenarios, we introduce a pre-computing paradigm in the goal of providing the decision-makers with a real-time and accurate information in case of a sudden coastal crisis, without performing any physical simulation.This work fits into a growing industrial demand of modelling help. Most notably a need related to the chaining of numerical and statistical models. Consequently, the industrial dimension of this PhD.~is mostly dedicated to the design and development of a prototype modelling platform. This platform aims at systematically using HPC resources to run simulations and easing the chaining of models.Embracing solutions towards questionings related to the management of coastal hazard, this thesis demonstrates the benefits of a research work placed at the interface between several domains. This thesis answers such questionings by providing end-users with cutting-edge methods stemming from each of those domains
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Bézier, Guillaume. "Sur l'étude fréquentielle de la propagation des chocs pyrotechniques dans les structures complexes." Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01044782.
Full textAbstract:
L'objectif de ce travail de thèse est l'étude des chocs pyrotechnique à la source par une approche fréquentielle et de leur simulation à l'aide de la TVRC (Théorie Variationnelle des Rayons Complexes). Cette étude s'appuie largement sur un essai réalisé par le CNES dans le cadre du pôle chocs pyrotechniques en juin 2006. Afin de traiter le problème posé par la simulation de la propagation des chocs dans le démonstrateur, la TVRC a été étendue aux coques orthotropes de courbure quelconque. Une formulation variationnelle adaptée a été exhibée et la relation de dispersion a été établie. Les travaux effectués montrent que la prise en compte des moyennes et hautes fréquences, traditionnellement négligées, peut s'avérer essentielle pour la compréhension des phénomènes de propagation des ondes de flexion dans les structures complexes.
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AL, SALEH-MAHROUSSEH SALOUA. "Calcul relativiste, en electrodynamique quantique, de la diffusion compton sur un electron lie." Clermont-Ferrand 2, 1988. http://www.theses.fr/1988CLF21098.
Full textAbstract:
Pour expliquer le deplacement et l'elargissement du pic compton,lorsque l'energie du photon est voisine de l'energie de liaison de l'electron, il est necessaire d'introduire non seulement la liaison et le mouvement de l'electron, mais aussi le recul du mnoyau. On donne un calcul relativiste de la valeur quadratique moyenne de l'impulsion de l'electron et une expression generale des fonctions d'onde radiales. Pour le calcul analytique covariant de l'element de matrice ou utilise un propagateur pour un electron lie dans le schema de furry et determine la secton efficace, sans aucune integration
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Dusson, Geneviève. "Estimation d'erreur pour des problèmes aux valeurs propres linéaires et non-linéaires issus du calcul de structure électronique." Thesis, Paris 6, 2017. http://www.theses.fr/2017PA066238/document.
Full textAbstract:
L'objectif de cette thèse est de fournir des bornes d'erreur pour des problèmes aux valeurs propres linéaires et non linéaires issus du calcul de structure électronique, en particulier celui de l'état fondamental avec la théorie de la fonctionnelle de la densité. Ces bornes d'erreur reposent principalement sur des estimations a posteriori. D'abord, nous étudions un phénomène de compensation d'erreur de discrétisation pour un problème linéaire aux valeurs propres, grâce à une analyse a priori de l'erreur sur l'énergie. Ensuite, nous présentons une analyse a posteriori pour le problème du laplacien aux valeurs propres discrétisé par une large classe d'éléments finis. Les bornes d'erreur proposées pour les valeurs propres simples et leurs vecteurs propres associés sont garanties, calculables et efficaces. Nous nous concentrons alors sur des problèmes aux valeurs propres non linéaires. Nous proposons des bornes d'erreur pour l'équation de Gross-Pitaevskii, valables sous des hypothèses vérifiables numériquement, et pouvant être séparées en deux composantes venant respectivement de la discrétisation et de l'algorithme itératif utilisé pour résoudre le problème non linéaire aux valeurs propres. L'équilibrage de ces composantes d'erreur permet d'optimiser les ressources numériques. Enfin, nous présentons une méthode de post-traitement pour le problème de Kohn-Sham discrétisé en ondes planes, améliorant la précision des résultats à un faible coût de calcul. Les solutions post-traitées peuvent être utilisées soit comme solutions plus précises du problème, soit pour calculer une estimation de l'erreur de discrétisation, qui n'est plus garantie, mais néanmoins proche de l'erreurThe objective of this thesis is to provide error bounds for linear and nonlinear eigenvalue problems arising from electronic structure calculation. We focus on ground-state calculations based on Density Functional Theory, including Kohn-Sham models. Our bounds mostly rely on a posteriori error analysis. More precisely, we start by studying a phenomenon of discretization error cancellation for a simple linear eigenvalue problem, for which analytical solutions are available. The mathematical study is based on an a priori analysis for the energy error. Then, we present an a posteriori analysis for the Laplace eigenvalue problem discretized with finite elements. For simple eigenvalues of the Laplace operator and their corresponding eigenvectors , we provide guaranteed, fully computable and efficient error bounds. Thereafter, we focus on nonlinear eigenvalue problems. First, we provide an a posteriori analysis for the Gross-Pitaevskii equation. The error bounds are valid under assumptions that can be numerically checked, and can be separated in two components coming respectively from the discretization and the iterative algorithm used to solve the nonlinear eigenvalue problem. Balancing these error components allows to optimize the computational resources. Second, we present a post-processing method for the Kohn-Sham problem, which improves the accuracy of planewave computations of ground state orbitals at a low computational cost. The post-processed solutions can be used either as a more precise solution of the problem, or used for computing an estimation of the discretization error. This estimation is not guaranteed, but in practice close to the real error
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Pan, Cihui. "Diffraction électromagnétique par des réseaux et des surfaces rugueuses aléatoires : mise en œuvre deméthodes hautement efficaces pour la résolution de systèmes aux valeurs propres et de problèmesaux conditions initiales." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015SACLV020/document.
Full textAbstract:
Dans cette thèse, nous étudions la diffraction électromagnétique par des réseau et surfaces rugueuse aléatoire. Le méthode C est une méthode exacte développée pour ce but. Il est basé sur équations de Maxwell sous forme covariante écrite dans un système de coordonnées non orthogonal. Le méthode C conduisent à résoudre le problème de valeur propre. Le champ diffusé est expansé comme une combinaison linéaire des solutions propres satisfaisant à la condition d’onde sortant.Nous nous concentrons sur l’aspect numérique de la méthode C, en essayant de développer une application efficace de cette méthode exacte. Pour les réseaux, nous proposons une nouvelle version de la méthode C qui conduit `a un système différentiel avec les conditions initiales. Nous montrons que cette nouvelle version de la méthode C peut être utilisée pour étudier les réseaux de multicouches avec un médium homogène.Nous vous proposons un algorithme QR parallèle conçu spécifiquement pour la méthode C pour résoudre le problème de valeurs propres. Cet algorithme QR parallèle est une variante de l’algorithme QR sur la base de trois tech- niques: “décalage rapide”, poursuite de renflement parallèle et de dégonflage parallèle agressif précoce (AED)We study the electromagnetic diffraction by gratings and random rough surfaces. The C-method is an exact method developed for this aim. It is based on Maxwell’s equations under covariant form written in a nonorthogonal coordinate system. The C-method leads to an eigenvalue problem, the solution of which gives the diffracted field.We focus on the numerical aspect of the C-method, trying to develop an efficient application of this exact method. For gratings, we have developed a new version of C-method which leads to a differential system with initial conditions. This new version of C-method can be used to study multilayer gratings with homogeneous medium.We implemented high performance algorithms to the original versions of C-method. Especially, we have developed a specifically designed parallel QR algorithm for the C- method and spectral projection method to solve the eigenvalue problem more efficiently. Experiments have shown that the computation time can be reduced significantly
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Gaillard, Pierre. "Calcul numérique des ondes de gravité dans les zones littorales et les aménagements portuaires : [thèse soutenue sur un ensemble de travaux]." Grenoble 1, 1988. http://www.theses.fr/1988GRE10079.
Full textAbstract:
Methodes de calcul sur ordinateur concernant la propagation de la houle, tenant compte des effets combines de refraction due aux fonds, de diffraction et reflexion dus aux ouvrages maritimes. Problemes de houles periodiques et irregulieres, et de houles regulieres (variation du niveau moyen de la mer et des courants), ainsi que de diffraction des ondes longues par des ouvrages offshore. Cas des seiches dans les ports et de houle irreguliere en canal en presence d'un ouvrage reflechissant. Comparaison avec essais en laboratoire et autres methodes theoriques
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Yehya, Yassar. "Propagation des ondes acoustiques dans les conduites cylindriques de révolution." Poitiers, 1988. http://www.theses.fr/1988POIT2275.
Full textAbstract:
Etude de l'influence de l'ecoulement dans le cas de propagation non dispersive. Aux petits nombres de mach la solution de la propagation dispersive est donnee sous la forme d'un developpement en serie du nombre de mach (methode de perturbation). Dans le cas general, l'equation est resolue par la methode galerkin
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El, Khatib Muammar. "Characterization of metallic and insulating properties of low-dimensional systems." Thesis, Toulouse 3, 2015. http://www.theses.fr/2015TOU30198/document.
Full textAbstract:
Dans cette thèse nous avons étudié des indicateurs visant à caractériser les propriétés métalliques ou isolantes de systèmes de basse dimensionnalité à partir de calculs théoriques basés sur la fonction d'onde. Ces systèmes sont intéressants car ils permettent une compréhension en profondeur des phénomènes physiques qui peuvent ensuite être extrapolés à des systèmes plus étendus. Afin de réaliser cette étude nous avons utilisé un nouvel outil basé sur la théorie de la conductivité de Kohn : le tenseur de délocalisation total ou total position spread-tensor (TPS). Ce tenseur est défini comme le second cumulant de l'opérateur position : ? = - 2. Divisé par le numéro des électrons, il diverge quand la fonction d'onde est fortement délocalisée (forte fluctuation de la position des électrons) et converge vers une valeur finie dans le cas contraire. Ainsi, la conductivité est relié à la délocalisation de la fonction d'onde. Dans ce travail, deux définitions du TPS ont été abordées : une quantité sommée sur le spin (spin-summed TPS, SS-TPS) d'une part, et une décomposition selon le spin (spin-partitioned TPS, SSP-TSP) d'autre part. Cette dernière s'est avérée être un outil très efficace pour l'étude de systèmes fortement corrélés. Au cours de la thèse, nous avons commencé par étudier plusieurs systèmes diatomiques présentant des liaisons de natures différentes à l'aide de calculs d'interaction de configurations totale (FCI). Le TPS présente alors un maximum dans une zone précédant la rupture de liaison avant de converger asymptotiquement vers les valeurs atomiques, comme la consistance de taille du tenseur le laissait présager. Dans le cas de systèmes pour lesquels l'état électronique présente un croisement évité, le TPS diverge, mettant ainsi en évidence la forte délocalisation de la fonction d'onde. Le SS-TPS est donc un indicateur de choix pour suivre la nature de la liaison chimique. Nous avons ensuite considéré des systèmes à valence mixte de type II pour lesquels l'état fondamental présente un double-puits de potentiel avec un croisement évité avec le premier état excité. Il est donc nécessaire ici d'utiliser un traitement multi-configurationnel. Deux systèmes modèles ont ainsi été étudiés : i) deux di- mères H2 en interaction faible au niveau FCI et ii) un composé du type spiro au niveau CAS-SCF (à l'aide d'un code que nous avons implémenté dans Molpro). Dans les deux cas, le TPS présentait un maximum très marqué dans la région du croisement évité, signature d'une forte mobilité électronique. Nous nous sommes également intéressés à trois types de chaines d'atomes d'hydrogène : i atomes équidistants ii) chaines dimérisées à longueur de liaison H2 fixée et iii) chaines dimérisées. Tant le SS-TPS que le SP-TPS montrent des comportements différents selon le type de chaine considérée. Les premières ont un caractère métallique et une délocalisation de spin prononcée dans le régime fortement corrélé. Les secondes sont de nature isolante avec une délocalisation limitée. Les chaines dimérisées, quant à elle, dissocient très rapidement vers un état isolant mais avec une forte délocalisation de spin. Ces chaines demi-remplies ont aussi été traitées à l'aide d'hamiltonien de Hubbard et de Heisenberg. Nous avons ainsi pu rationaliser le comportement des SS-TPS et SP-TPS en variant le rapport de l'intégrale de saut et de la répulsion électron- électron (-t/U) entre sites adjacents. Le caractère ferromagnétique/anti-ferromagnétique a également pu être suivi en modifiant la valeur de la constante de couplage J dans le cas fortement corrélé. Finalement, ces indicateurs ont été mis en oeuvre pour des polyacenes cycliques. Dans ce cas, le TPS a permis de comprendre la nature des fonctions d'onde de l'état fondamental obtenues au niveau CAS-SCF et NEVPT2I carried out a theoretical study to characterize metallic and insulating properties of low-dimensional systems using wave function methods. Low-dimensional systems are particularly important because they allow an understanding that can be extrapolated to higher dimensional systems. We have employed a new tool based on the theory of conductivity of Kohn that we have named: total position-spread tensor (TPS). The TPS is defined as the second moment cumulant of the total position operator: ? = - 2 . The tensor divided by the number of electrons diverges when the wave function is delocalized (high fluctuation of electrons' positions), and it takes finite values for localized ones. In this way, the electrical conductivity is related to the proper delocalization of the wave function. In addition, the tensor can be divided in spin-summed (SS-TPS) and spin-partitioned tensors (SP-TPS). The latter one becomes a powerful tool to the study of strongly correlated systems. In this dissertation, we started to investigate at full configuration interaction (FCI) level diatomic molecules showing different types of bond. The TPS presented a marked maximum before the bond was broken and in the asymptotic limit one recovers the TPS values of isolated atoms (size consistency). For the case of diatomic systems showing avoided-crossing electronic states, the TPS diverges evidencing the high delocalization of the wave function. Therefore, the SS-TPS is capable of monitoring and characterizing molecular wave functions. We considered mixed-valence systems that are often distinguished by a double-well potential energy surface presenting an avoided-crossing. Thus, such a configuration possesses a strongly multireference nature involving at least two states of the same symmetry. Two different systems were investigated: i) two weakly interacting hydrogen dimers that were investigated at Full CI level, and ii) a spiro like molecule where the TPS tensor was evaluated in a CAS-SCF state-averaged wave function using our implementation of the SS- TPS formalism in MOLPRO. We found that the tensor's component in the direction of the electron transfer (ET) shows a marked maximum in the avoided-crossing region, evidencing the presence of a high electron mobility. The formalisms of the SS- and SP-TPS was applied to one dimensional systems composed by three types of half-filled hydrogen chains: i) equally-spaced chains, ii) fixed-bond dimerized chains, and iii) homothetic dimerized chains. Both the SS- and SP-TPS showed different signatures associated to the three types of systems. Equally-spaced chains have metallic wave functions and a high spin delocalization in the strongly correlated regime. In contrast, fixed-bond dimerized chains have an insulating character and a restricted spin delocalization. Finally, homothetic dimerized chains dissociate very quickly which renders them in the insulating state but with a high spin delocalization. We also studied half-filled chains by using the Hubbard and the Heisenberg Hamiltonians. On the one hand, we were able to depict the response of the SS- and SP-TPS by varying the ratio between the hopping and electron-electron repulsion (-t/U parameter) of topological connected sites. On the other hand, the ferromagnetic and anti-ferromagnetic character of the wave functions were evaluated by varying the coupling constant (J) in the strongly correlated systems. A theoretical study of closed polyacenes (PAH) structures was performed at CAS-SCF and NEVPT2 level. Our methodology for choosing the active space using the Hückel Hamiltonian was able to characterize the ground state of the systems that indeed fulfilled the Ovchinnikov rule. Finally, we applied the SS-TPS to understand the nature of the wave functions of these PAHs
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Roland, Nicolas. "Modélisation de la transition vers la turbulence d'écoulements en tuyau de fluides rhéofluidifiants par calcul numérique d'ondes non linéaires." Thesis, Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2010. http://www.theses.fr/2010INPL037N/document.
Full textAbstract:
L'étude théorique de la transition vers la turbulence d'écoulements en tuyau de fluides non newtoniens rhéofluidifiants (fluides de Carreau) est menée, avec l'approche consistant à calculer des «~structures très cohérentes~» sous la forme d'«~ondes non linéaires~». Pour cela un code pseudo-spectral de type Petrov-Galerkin, permettant de suivre des solutions ondes non linéaires tridimensionnelles dans l'espace des paramètres par continuation, est développé. Ce code est validé par comparaison à des résultats existants en fluide newtonien, et grâce à un test de consistance en fluide non newtonien. Une convergence spectrale exponentielle est obtenue dans tous les cas. Ce code est utilisé pour chercher (guidé par des résultats expérimentaux récents) de nouvelles solutions de nombre d'onde azimutal fondamental égal à 1, sans succès pour l'instant. Par contre des solutions de nombre d'onde azimutal fondamental égal à 2 ou 3 sont obtenues par continuation à partir du cas newtonien. La rhéofluidification induit, en termes de nombres de Reynolds critiques, un retard à l'apparition de ces ondes par rapport au cas newtonien. Ce retard est caractérisé, et le parallèle est fait avec divers résultats expérimentaux qui montrent un retard à l'apparition de bouffées turbulentes en fluides non newtoniensThe transition to turbulence in pipe flows of shear-thinning fluids is studied theoretically. The method used is the computation of `exact coherent structures' that are tridimensional nonlinear waves. For this purpose a pseudo-spectral Petrov-Galerkin code is developped, which also allows to follow solution branches in the parameter space with continuation methods. This code is validated by recovering already published results in the Newtonian case, and by a consistency test in the non-Newtonian case. A spectral exponential convergence is obtained in all cases. This code is used to seek (guided by recent experimental results) new solutions of fundamental azimuthal wavenumber equal to 1,without success at the time being. On the contrary solutions with a fundamental azimuthal wavenumber equal to 2 and 3 are obtained by continuation from the Newtonian case. The shear-thinning effects induce, in terms of critical Reynolds numbers, a delay for the onset of these waves, as compared with the Newtonian case. This delay is characterized. An analogy is made with various experimental results that show a delay in the transition to turbulence, more precisely, in the onset of `puffs', in non-Newtonian fluids
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FUJIMOTO, TALITA G. "Microestrutura e propriedades elétricas e dielétricas do titanato de estrôncio puro e contendo aditivos." reponame:Repositório Institucional do IPEN, 2016. http://repositorio.ipen.br:8080/xmlui/handle/123456789/26933.
Full textAbstract:
Submitted by Marco Antonio Oliveira da Silva (maosilva@ipen.br) on 2016-12-21T16:28:43Z
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O titanato de estrôncio (SrTiO3) possui estrutura cristalina do tipo perovsquita. Materiais com este tipo de estrutura são utilizados para diversas aplicações, tais como, sensores, atuadores, em células a combustível de óxido sólido, entre outros. Devido as suas interessantes propriedades físicas, o SrTiO3 vem sendo intensamente estudado, em especial com a introdução de dopantes. Portanto, neste trabalho foi investigada a influência de diferentes teores de Ca (1; 2,5 e 5% mol) e Pr (0,025; 0,050; 0,075 e 1% mol) na microestrutura e propriedades elétricas e dielétricas do SrTiO3, assim como o material sem aditivos (puro). Os resultados mostram que após a sinterização do SrTiO3 puro, a microestrutura consiste de grãos poligonais com tamanho médio micrométrico, além de texturas lisas e rugosas. A condutividade elétrica das amostras sintetizadas sinterizadas a 1450 e 1500ºC é máxima para 2 horas de patamar. Apenas as amostras de SrTiO3 contendo 1% em mol de Ca apresentam fase única. O tamanho médio de grãos das amostras contendo 1% em mol de Ca é 10,65 ± 0,28 µm e para teores acima deste valor ocorre crescimento significativo dos grãos. As medidas de condutividade elétrica mostraram que as amostras contendo a adição de 1% em mol de Ca possuem maior condutividade dos grãos em relação ao material puro. Para as amostras contendo teores de até 0,075% mol de Pr, pode-se observar alguns grãos lisos e outros rugosos e não há variação considerável do tamanho médio de grãos. As amostras contendo menor teor de Pr (0,025% mol) apresentam maior condutividade dos grãos e contornos de grãos. As amostras de SrTiO3 sintetizado sinterizadas a 1450ºC/10 h apresentaram permissividade elétrica colossal em temperatura ambiente em altas frequências.
Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear)
IPEN/D
Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP
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Hureau, Jacques. "La transformation conforme et l'etude numerique d'ecoulements stationnaires ou instationnaires autour d'obstacles avec sillage." Orléans, 1988. http://www.theses.fr/1988ORLE2008.
Full textAbstract:
Description d'une methode numerique pour decrire l'ecoulement avec sillage autour d'un profil deformable. La methode utilise la transformation conforme du profil sur un cercle unite. Rappel de la theorie du profil deformable et de l'emission tourbillonnaire. Presentation d'un logiciel decrivant l'ecoulement