Dissertations / Theses on the topic 'Dissipative approach'
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1
Tanriverdi, Vedat. "Nuclear Dissipative Dynamics In Langevin Approach." Master's thesis, METU, 2004. http://etd.lib.metu.edu.tr/upload/12605034/index.pdf.
Full textAbstract:
In this thesis Langevin approach is applied to analyze the nuclear
dissipative dynamics in fission and fusion reactions. In these
investigations, the nuclear elongation coordinate and the
corresponding momentum are chosen as collective variables. By
considering changes in these variables the decay rate of fission
and the formation probability of fusion for heavy ion reactions
are calculated. These calculations are performed using simulation
techniques and the results thus obtained are compared with the
corresponding results of analytic solutions.
2
Rolt, Kenneth D. "A dissipative wave packet approach for unified nonlinear acoustics." Thesis, Massachusetts Institute of Technology, 1994. http://hdl.handle.net/1721.1/28080.
Full text
3
Mathey, Steven [Verfasser], and Thomas [Akademischer Betreuer] Gasenzer. "Functional renormalisation approach to driven dissipative dynamics / Steven Mathey ; Akademischer Betreuer: Thomas Gasenzer." Heidelberg : Universitätsbibliothek Heidelberg, 2014. http://d-nb.info/1180325141/34.
Full text
4
Koch, Christiane. "Quantum dissipative dynamics with a surrogate Hamiltonian." Doctoral thesis, Humboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I, 2002. http://dx.doi.org/10.18452/14816.
Full textAbstract:
Diese Dissertation untersucht Quantensysteme in kondensierter Phase, welche mit ihrer Umgebung wechselwirken und durch ultrakurze Laserpulse angeregt werden. Die Zeitskalen der verschiedenen beteiligten Prozessen lassen sich bei solchen Problemen nicht separieren, weshalb die Standardmethoden zur Behandlung offener Quantensysteme nicht angewandt werden können. Die Methode des Surrogate Hamiltonian stellt ein Beispiel neuer Herangehensweisen an dissipative Quantendynamik dar. Die Weiterentwicklung der Methode und ihre Anwendung auf Phänomene, die zur Zeit experimentell untersucht werden, stehen im Mittelpunkt dieser Arbeit. Im ersten Teil der Arbeit werden die einzelnen dissipativen Prozesse klassifiziert und diskutiert. Insbesondere wird ein Modell der Dephasierung in die Methode des Surrogate Hamiltonian eingeführt. Dies ist wichtig für zukünftige Anwendungen der Methode, z.b. auf kohärente Kontrolle oder Quantencomputing. Diesbezüglich hat der Surrogate Hamiltonian einen großen Vorteil gegenüber anderen zur Verfügung stehenden Methoden dadurch, daß er auf dem Spin-Bad, d.h. auf einer vollständig quantenmechanischen Beschreibung der Umgebung, beruht. Im nächsten Schritt wird der Surrogate Hamiltonian auf ein Standardproblem für Ladungstransfer in kondensierter Phase angewandt, zwei nichtadiabatisch gekoppelte harmonische Oszillatoren, die in ein Bad eingebettet sind. Dieses Modell stellt eine große Vereinfachung von z.B. einem Molekül in Lösung dar, es dient hier jedoch als Testbeispiel für die theoretische Beschreibung eines prototypischen Ladungstransferereignisses. Alle qualitativen Merkmale eines solchen Experimentes können wiedergegeben und Defizite früherer Behandlungen identifiziert werden. Ultraschnelle Experimente beobachten Reaktionsdynamik auf der Zeitskala von Femtosekunden. Dies kann besonders gut durch den Surrogate Hamiltonian als einer Methode, die auf einer zeitabhängigen Beschreibung beruht, erfaßt werden. Die Kombination der numerischen Lösung der zeitabhängigen Schrödingergleichung mit der Wignerfunktion, die die Visualisierung eines Quantenzustands im Phasenraum ermöglicht, gestattet es, dem Ladungstransferzyklus intuitiv Schritt für Schritt zu folgen. Der Nutzen des Surrogate Hamiltonian wird weiterhin durch die Verbindung mit der Methode der Filterdiagonalisierung erhöht. Dies gestattet es, aus mit dem Surrogate Hamiltonian nur für relative kurze Zeite konvergierte Erwartungswerten Ergebnisse in der Frequenzdomäne zu erhalten. Der zweite Teil der Arbeit beschäftigt sich mit der theoretischen Beschreibung der laserinduzierten Desorption kleiner Moleküle von Metalloxidoberflächen. Dieses Problem stellt ein Beispiel dar, in dem alle Aspekte mit derselben methodischen Genauigkeit beschrieben werden, d.h. ab initio Potentialflächen werden mit einem mikroskopischen Modell für die Anregungs- und Relaxationsprozesse verbunden. Das Modell für die Wechselwirkung zwischen angeregtem Adsorbat-Substrat-System und Elektron-Loch-Paaren des Substrats beruht auf einer vereinfachten Darstellung der Elektron-Loch-Paare als ein Bad aus Dipolen und auf einer Dipol-Dipol-Wechselwirkung zwischen System und Bad. Alle Parameter können aus Rechnungen zur elektronischen Struktur abgeschätzt werden. Desorptionswahrscheinlichkeiten und Desorptionsgeschwindigkeiten werden unabhängig voneinander im experimentell gefundenen Bereich erhalten. Damit erlaubt der Surrogate Hamiltonian erstmalig eine vollständige Beschreibung der Photodesorptionsdynamik auf ab initio-Basis.This thesis investigates condensed phase quantum systems which interact with their environment and which are subject to ultrashort laser pulses. For such systems the timescales of the involved processes cannot be separated, and standard approaches to treat open quantum systems fail. The Surrogate Hamiltonian method represents one example of a number of new approaches to address quantum dissipative dynamics. Its further development and application to phenomena under current experimental investigation are presented. The single dissipative processes are classified and discussed in the first part of this thesis. In particular, a model of dephasing is introduced into the Surrogate Hamiltonian method. This is of importance for future work in fields such as coherent control and quantum computing. In regard to these subjects, it is a great advantage of the Surrogate Hamiltonian over other available methods that it relies on a spin, i.e. a fully quantum mechanical description of the bath. The Surrogate Hamiltonian method is applied to a standard model of charge transfer in condensed phase, two nonadiabatically coupled harmonic oscillators immersed in a bath. This model is still an oversimplification of, for example, a molecule in solution, but it serves as testing ground for the theoretical description of a prototypical ultrafast pump-probe experiment. All qualitative features of such an experiment are reproduced and shortcomings of previous treatments are identified. Ultrafast experiments attempt to monitor reaction dynamics on a femtosecond timescale. This can be captured particularly well by the Surrogate Hamiltonian as a method based on a time-dependent picture. The combination of the numerical solution of the time-dependent Schrödinger equation with the phase space visualization given by the Wigner function allows for a step by step following of the sequence of events in a charge transfer cycle in a very intuitive way. The utility of the Surrogate Hamiltonian is furthermore significantly enhanced by the incorporation of the Filter Diagonalization method. This allows to obtain frequency domain results from the dynamics which can be converged within the Surrogate Hamiltonian approach only for comparatively short times. The second part of this thesis is concerned with the theoretical treatment of laser induced desorption of small molecules from oxide surfaces. This is an example which allows for a description of all aspects of the problem with the same level of rigor, i.e. ab initio potential energy surfaces are combined with a microscopic model for the excitation and relaxation processes. This model of the interaction between the excited adsorbate-substrate complex and substrate electron-hole pairs relies on a simplified description of the electron-hole pairs as a bath of dipoles, and a dipole-dipole interaction between system and bath. All parameters are connected to results from electronic structure calculations. The obtained desorption probabilities and desorption velocities are simultaneously found to be in the right range as compared to the experimental results. The Surrogate Hamiltonian approach therefore allows for a complete description of the photodesorption dynamics on an ab initio basis for the first time.
5
Sakurai, Atsunori. "Exploring Nonlinear Responses of Quantum Dissipative Systems from Reduced Hierarchy Equations of Motion Approach." 京都大学 (Kyoto University), 2013. http://hdl.handle.net/2433/179368.
Full text
6
Roosen, David [Verfasser], Walter [Akademischer Betreuer] Hofstetter, and Peter [Akademischer Betreuer] Kopietz. "A numerical renormalization group approach to dissipative quantum impurity systems / David Roosen. Gutachter: Walter Hofstetter ; Peter Kopietz. Betreuer: Walter Hofstetter." Frankfurt am Main : Univ.-Bibliothek Frankfurt am Main, 2012. http://d-nb.info/1044772611/34.
Full text
7
Yilmaz, Bulent. "Stochastic Approach To Fusion Dynamics." Phd thesis, METU, 2007. http://etd.lib.metu.edu.tr/upload/12608517/index.pdf.
Full textAbstract:
This doctoral study consists of two parts. In the first part, the quantum statistical effects on the formation process of the heavy ion fusion reactions have been investigated by using the c-number quantum Langevin equation approach. It has been shown that the quantum effects enhance the over-passing probability at low temperatures. In the second part, we have developed a simulation technique for the quantum noises which can be approximated by two-term exponential colored noise.
8
Martelli, F. "WAVEPACKET APPROACHES TO DISSIPATIVE QUANTUM DYNAMICS." Doctoral thesis, Università degli Studi di Milano, 2010. http://hdl.handle.net/2434/150221.
Full textAbstract:
Many processes arising in Chemistry, Physics and Biology show quantum effects. Representative examples are
chemical reactions involving light atoms, energy transfer in complex environments, electronic and
geometrical properties of complex and bulk systems, tunneling phenomena etc. Theoretical Chemistry deals with such kind
of problems with the help of numerical solutions of the Time Dependent Schrodinger Equation (TDSE). On the other
hand, when classical effects are most relevant as, for example, in large dynamical systems like proteins at room temperature,
Theoretical Chemistry deals with this problems with the help of numerical solution of the Newton's equations.
Solving numerically the TDSE is much more expansive than solving the classical Newton's equations of motion.
Thus, often mixed descriptions are used treating the system at the exact -quantum- level and the environment
at the approximated classical level.
When a full quantum approach is needed both for the system and for the environment (as, for example, in
processes involving quantum objects, such as light atoms, energy transfer in small molecules interacting with
a thermal bath at low temperature, and so on), one faces with so called Open Quantum Systems,
and the corresponding dynamics is generally dissipative.
In open quantum systems the wavefunction description fails because of a lack of the complete knowledge of the
state. It is then necessary to switch to the density matrix description, which contains all the information.
The system dynamics is affected by the presence of the bath depending on the interactions between them.
If the coupling is small, than the system evolves in time without been affected by the environment. If the system
is initially prepared as a pure state, then the dynamics is coherent. On the other hand if system and
bath are strongly interacting, than the system dynamics is modified by the presence of the bath and described by
a mixture of states. Under the condition of strong coupling, the modified dynamics is incoherent,
also if the initial state of the system is pure.
Based on the Multi Configuration Time Dependent
Hartree (MCTDH) approach, which writes the wavefunction as linear combination of Hartree products,
the MCTDH program has been developed. This program is the only one allowing
to deal with large, dissipative problems (up to 100 degrees of freedom). Recently, variants of the MCTDH approach
have been developed in order to increase the number of degrees of freedom which can be considered. The GMCTDH
approach treats part of the MCTDH wavefunction as Gaussian functions, which are analytically known; the
LCSA approach, on the other hand, can be viewed as a GMCTDH approach with selected configurations.
In our project we have studied the effect of the environment on quantum systems. In particular, we have studied
the influence of the environment in simple chemical process both from a theoretical and from a computational point of view.
Specifically, we have developed a model to study excitoninc energy transfer in dissipative media,
performed numerical simulations
using the MCTDH approach, and obtained analytical expressions for the equations of motion in the so called
mixed quantum-classical hydrodynamics picture.
9
Charkaluk, Éric Saxcé Géry de. "Fatigue des matériaux métalliques quelques contributions à une approche dissipative /." Villeneuve d'Ascq : Université des sciences et technologies de Lille, 2007. https://iris.univ-lille1.fr/dspace/handle/1908/1030.
Full textAbstract:
Reproduction de : Habilitation à diriger des recherches : Sciences mathématiques : Lille 1 : 2006.N° d'ordre (Lille 1) : 548. Titre provenant de la page de titre du document numérisé. Bibliogr. à la suite des chapitres.
10
Berro, Hassan. "A molecular dynamics approach to nano-scale lubrication." Lyon, INSA, 2010. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2010ISAL0084/these.pdf.
Full textAbstract:
A Molecular Dynamics Approach to Nano-scale Lubrication Abstract A numerical approach based on Molecular Dynamics simulations was developed in the purpose of investigating the local mechanisms of lubrication at nano-scales. The model ele-ments were introduced and characterized in order to yield the most realistic material and inter-facial properties of the contact. Due to their tight relationship with friction at the nanometre scale, the energetic dissipation methods used in molecular dynamics were revisited and guide-lines were set for choosing a correct dissipation method for a variety of operating conditions. Moreover, a novel method combining physical relevance and simplicity was introduced for studying heat dissipation in the high-shear regime. The model was then employed to investigate the effects related to the molecular structure of the surfaces and that of the confined lubricant. On one hand, for studying different tribologi-cal surfaces, an original method was used to quantitatively measure the physical adsorption and corrugation potentials. These properties directly influence the structuring and boundary flow in confined films. On the other hand, the influence of lubricant molecular shape and mole-cular mixing on the tribological performance was investigated for both wetting and non-wetting surfaces. The simulations allowed local analysis of lubricated friction to be performed from the molecular scale and thus a better understanding of the physical interaction between the involved elementsUne approche numérique basée sur des simulations Dynamique Moléculaire a été développée dans le but d'étudier les mécanismes locaux de la lubrification à l'échelle nanométrique. Les éléments du modèle ont été présentés et caractérisés afin de reproduire les propriétés les plus réalistes des matériaux et de l'interface du contact. En raison de leur relation étroite avec le frottement, les méthodes de dissipation énergétique pour la dynamique moléculaire ont été revisitées et des recommandations ont été proposées pour le choix d'une méthode correcte adaptée aux différentes conditions opératoires. Pour le régime de fort cisaillement et donc de forte dissipation, une nouvelle méthode mieux fondée physiquement a été développée, combinant simplicité et vitesse de calcul. Le modèle a ensuite été utilisé pour étudier les effets liés à la structure moléculaire des surfaces et du lubrifiant confiné. Afin d'étudier différentes surfaces tribologiques, une méthode originale a été utilisée pour mesurer quantitativement les potentiels physiques d'adsorption et de corrugation. Ces propriétés influencent directement la stratification dans le film et son glissement à l'interface solide. D'autre part, l'influence de la forme moléculaire du lubrifiant sur sa performance tribologique a été étudiée, en solution pure et en mélange, pour les surfaces mouillantes et non-mouillantes. Les simulations moléculaires ont permis une analyse locale du frottement lubrifié à l'échelle moléculaire et ainsi une meilleure compréhension des interactions physiques entre les éléments mis en jeu
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Zerbetto, Mirco. "Advanced computational tools for the interpretation of magnetic resonance spectroscopies." Doctoral thesis, Università degli studi di Padova, 2009. http://hdl.handle.net/11577/3426438.
Full textAbstract:
Electron and nuclear magnetic spectroscopies are powerful tools for studying molecular dynamics,
being particularly sensitive to motions with relaxation times in the range of 10−9
- 10−6 s. This time window includes rigid body motions in fluids and ”soft” internal motions
of molecules. Moreover, dynamics in this range comprehend proteins internal motions
responsible for relevant chemical-physical properties, like substrate recognition, activity and
folding.
In a typical electron spin resonance (ESR) experiment molecular motions affect considerably
the shape of the spectral line. In a nuclear magnetic resonance (NMR) experiment characteristic
relaxations times of the spin magnetization, i.e. T1, T2 and NOE, are directly affected
by internal mobility.
The aim of this Ph.D. work is the implementation of integrated theoretical / computational
methodologies for characterization of dynamical properties of molecules gathered from ESR
and NMR measurements. The starting point is a ”time coarse-graining” procedure that leads
to simplified models in which we introduce only dynamical characteristics that are relevant
to the physical observables considered. In particular, stochastic models are employed, based
on a number of structural parameters which are calculated. The idea is to treat these parameters
at atomistic and / or mesoscopic level depending on their nature.
Software packages have been developed, comprehending E-SpiReS (Electron Spin Resonance
Simulation) for cw-ESR simulations, C++OPPS (COupled Probe Protein Smoluchowski) for
NMR simulations and DITE (DIffusion TEnsor) for the evaluation of dissipative properties
of molecules. These programs have been built as user-friendly tools targeted for use by
experimentalists, as a kind of in silico extension of the laboratory equipment.Tecniche efficaci nello studio della dinamica molecolare sono le spettroscopie di risonanza elettronica e nucleare, essendo particolarmente sensibili a moti caratterizzati da scale dei tempi nell'intervallo da 10^-9 a 10^-6 s, nel quale rientrano sia i moti globali (di corpo rigido), sia le dinamiche interne di molecole in soluzione. E' da notare che questa finestra comprende anche la dinamica delle proteine, responsabile di proprieta' chimico-fisiche molto importanti, quali il riconoscimento del substrato, l'attivita' ed il folding. Tipicamente, in un esperimento di risonanza di spin elettronico (RSE) i moti molecolari sono responsabili dell'allargamento inomogeneo delle righe spettrali. Per quanto riguarda la risonanza magnetica nucleare (RMN), invece, la dinamica molecolare influisce sui rilassamenti T1, T2 e NOE. Lo scopo di questo lavoro e' l'implementazione di metodologie integrate teorico / computazionali per la caratterizzazione della dinamica molecolare a partire da misure RSE e RMN. In particolare, si proiettano i moti non importanti (''time coarse-graining''), ottenendo modelli per la dinamica relativamente semplici, che descrivono esclusivamente i moti rilevanti rispetto all'osservabile fisico in esame. In particolare, si impiegano modelli stocastici nei quali intervengono anche parametri strutturali che devono essere calcolati. Questi ultimi sono descritti a livello atomistico e / o mesoscopico in base alla loro natura. Sono stati sviluppati tre nuovi programmi: E-SpiReS (Electron Spin Resonance Simulation) per la simulazione di spettri RSE in onda continua, C++OPPS (COupled Protein Probe Smoluchowski) per simulazioni di misure di RMN e DITE (DIffusion TEnsor) per il calcolo di proprieta' dissipative di molecole con gradi di liberta' interni. Nell'implementazione dei programmi si e' fatto attenzione alla semplicita' d'uso, occupandosi anche dello sviluppo di interfacce grafiche, con l'obiettivo di affiancare i programmi alla strumentazione di laboratorio, come una sorta di estensione ''in silico'' della stessa.
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Micard, Diane. "Dissipation et mélange en turbulence stratifiée : une approche expérimentale." Thesis, Lyon, 2018. http://www.theses.fr/2018LYSEC041/document.
Full textAbstract:
Le climat de la Terre dépend en grande partie des échanges énergétiques entre les masses d’eau chaudes et froides de nos océans. Afin de prédire et de comprendre les variations de notre climat, les modèles numériques globaux de l’océan doivent pouvoir déterminer quelle fraction d'énergie est convertie en mélange irréversible dans un écoulement turbulent et stablement stratifié. Il apparaît que cette fraction est sensible aux paramètres de l’écoulement, ce qui a récemment conduit les océanographes à remettre en question la paramétrisation d'Osborn pour le coefficient de diffusion turbulente kz, qui utilise une efficacité de mélange constante et fixée à ŋ=0,17. Ceci nous a poussé à réaliser au laboratoire de Mécanique des Fluides et d'Acoustique (LMFA) des mesures conjointes de ŋ et kz, afin de mieux comprendre leur inter-dépendance. Cette étude est avant tout expérimentale et se base sur plusieurs dispositifs permettant de quantifier le mélange dans différents types d'écoulement. Trois de ses expériences ont été réalisées au LMFA : une expérience de lock-exchange dans laquelle le mélange est issu du cisaillement à l'interface de deux courants de gravité se déplaçant en sens opposés, une expérience de grille tractée dans un fluide stratifié et une expérience d’injection de stratification dans la grille d’un canal hydraulique. Ce travail a été complété, d'une part par une collaboration sur la plateforme Coriolis du LEGI à Grenoble, permettant d’atteindre de plus grands nombres de Reynolds ; et d'autre part par une campagne de mesure in situ dans le fjord du Saguenay au Canada en collaboration avec l'ISMER, visant à estimer le mélange turbulent conduisant au renouvellement des eaux profondes du fjord, à partir de l'analyse de transects successifs de densité. Dans ces différentes configurations, l'évolution temporelle des profils verticaux de densité ont permis d'analyser la dépendance du coefficient de diffusion turbulente et de l'efficacité de mélange avec les nombres de Reynolds et de Froude. Nos résultats ont permis de quantifier la décroissance de l'efficacité de mélange avec l'augmentation du nombre de Froude dans un écoulement turbulent, ainsi que la sensibilité du coefficient de diffusion turbulente aux nombres de Froude et de Reynolds de flottabilité. L'utilisation de trois dispositifs expérimentaux différents permet de montrer qu'au-delà de ces lois dites universelles, la variabilité propre à chaque géométrie influence fortement les valeurs de l'efficacité de mélange. Ceci est particulièrement mis en lumière dans la configuration de lock-exchange, pour laquelle la valeur limite de ŋ=0.25 prédite par la physique statistique n'est atteinte que dans une configuration fortement tri-dimensionnelle, jusqu'alors peu utilisée dans la littérature. Enfin, toutes les méthodes d'analyse développées pour les expériences de laboratoire ont pu être utilisées pour l'analyse des données in situ, permettant de clore ce travail de thèse sur une étude environnementaleOur climate partly depends on energy exchange between warm and cold water masses in the ocean's interior. In order to understand and forecast the climate variations, numerical models of the ocean must estimate the amount of energy converted into irreversible mixing in turbulent stably stratified flows. It seems that this quantity depends on the flow parameters. This assertion challenges the famous Osborn model for turbulent diffusivity kz which uses a fixed mixing efficiency of ŋ=0.17. This motivated us to measure separately kz and ŋ in order to obtain a better understanding of their inter-dependencies. The present work is an experimental study based on set-ups which enable to quantify the mixing in different types of flow. Three of those experiments are held in our lab (LMFA) and consist respectively in a lock-exchange experiment where mixing is generated by the shear at the interface of two opposite gravity currents, a stratified towed grid experiment, and a hydraulic channel experiment where the stratification is injected directly by the grid. This study has been complemented with two international collaborations. The first one, on the Coriolis platform (LEGI) consisted in a stratified towed grid experiment in a rotating tank allowing to broaden our parameter spectrum. The second one is a series of in situ measurements led in collaboration with ISMER in the Saguenay fjord (Canada) aiming at measuring density transects over time in order to quantify the turbulent mixing that participates in the renewal of the fjord's deep water. In all of those configurations, dependencies of mixing efficiency and turbulent diffusivity along with the Froude and the Reynolds numbers are extracted from the time evolution of density profiles. In our results, we were able to quantify the decay of the mixing efficiency with the increase of the Froude number. We also highlighted the sensitivity of turbulent diffusivity on the buoyancy Reynolds number. We used three different experimental setups to show that beyond the so called universal turbulence laws, the flow geometry has a huge impact on the mixing efficiency values. This is especially true in the lock-exchange configuration where the asymptotic value of ŋ=0.25, predicted by statistical physics, can only be reached in a set-up which allows 3D flows. Such investigations are still scarce in the literature. Finally, all the data analysis methods developed for the lab experiments were of great help for the analysis of in situ data and thereby enabled us to consider a real-life environnemental flow
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Debue, Paul. "Experimental approach to the problem of the Navier-Stokes singularities." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLS305/document.
Full textAbstract:
L’objectif de cette thèse est de chercher, dans un écoulement turbulent réel, d'éventuelles traces des singularités que pourraient développer les solutions des équations d'Euler ou de Navier-Stokes incompressibles 3D. En effet, la question de leur régularité mathématique est toujours ouverte. Dans cette thèse, on postule l'existence de singularités dans les équations d'Euler ou de Navier-Stokes, et on cherche des traces de ces singularités dans des champs de vitesse 3D mesurés dans un écoulement turbulent tourbillonnaire modèle, l'écoulement de von Kármán. La répartition de ces possibles empreintes de singularités, la structure de l'écoulement en leur voisinage ainsi que leur évolution temporelle sont étudiées. Nous nous appuyons sur le travail des mathématiciens Duchon et Robert pour chercher des traces de singularités et cherchons des valeurs extrêmes du terme de Duchon-Robert calculé à toute petite échelle, c’est-à-dire dans la zone dissipative : c’est ce que l’on appelle « traces de singularités ». Nous calculons le terme de Duchon-Robert à partir de champs de vitesse obtenus expérimentalement au centre d’un écoulement de von Kármán turbulent. Les champs de vitesse sont mesurés par vélocimétrie par image de particules tomographique (TPIV), résolue en temps ou non. Dans un premier temps, nous analysons les statistiques du terme de Duchon-Robert échelle par échelle et les comparons à celles de la dissipation visqueuse et à celles du terme de transfert inter-échelles apparaissant dans les équations LES. Dans un deuxième temps, nous analysons la topologie du champ de vitesse autour des événements extrêmes du terme de Duchon-Robert d'abord à partir des invariants du gradient de la vitesse puis par observation directe des champs de vitesse. Dans un troisième temps, nous présentons les résultats préliminaires d’une étude eulérienne de l’évolution temporelle des événements extrêmes du terme de Duchon-RobertThis thesis is devoted to the experimental search for prints of the singularities that might occur in the solutions of the 3D incompressible Euler or Navier-Stokes equations. Indeed, the existence of solutions to these partial differential equations has been proven but it is still unknown whether these solutions are regular, i.e. whether they blow up in finite time or not. In this thesis, we postulate the existence of such singularities and look for prints of them in 3D velocity fields acquired experimentally in a turbulent swirling flow. The distribution, 3D structure and time evolution of these prints are detailed. Our detection of prints of possible singularities is based on the work of the mathematicists Duchon and Robert. We look for extreme values of the Duchon-Robert term at small scales, i.e. in the dissipative range. That is what we call prints of singularities. We compute the Duchon-Robert term on velocity fields which are acquired experimentally at the center of a von Kármán turbulent swirling flow. The velocity field is measured by tomographic particle image velocimetry (TPIV), either time-resolved or not. In a first part we perform a scale-by-scale analysis of the statistics of the Duchon-Robert term and compare them to the statistics of the viscous dissipation and of the inter-scale energy transfer terms involved in the LES equations. In a second part, we analyze the topology of the velocity field around the extreme events of the Duchon-Robert term. We first use a method based on the invariants of the velocity gradient tensor (VGT) and then observe directly the velocity fields. A third part presents preliminary results of an Eulerian study of the time-evolution of the extreme events of the Duchon-Robert term
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Koneru, Saradhi. "A thermodynamic approach for compaction of asphaltic composites." [College Station, Tex. : Texas A&M University, 2006. http://hdl.handle.net/1969.1/ETD-TAMU-1147.
Full text
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Morin, Claire. "A comprehensive approach for fatigue analysis of shape memory alloys." Palaiseau, Ecole polytechnique, 2011. https://pastel.hal.science/docs/00/60/82/05/PDF/Morin.pdf.
Full textAbstract:
We develop a comprehensive approach for fatigue analysis of SMAs in three steps: first, the determination of the constitutive law allows the computation of the stabilized thermomechanical state of the structure. In order to better predict this state, tensile-compressive asymmetry and strong thermomechanical coupling are introduced into the ZM models. Second, the stabilized state is computed using an extension of the Direct Cyclic Method, which is shown to provide significant saving in computation time compared to the conventional incremental method. Third, the fatigue lifetime of the structure is determined with an energy-based criterion accounting for the influence of the hydrostatic pressure. The dependence of the fatigue lifetime on temperature and loading frequency is discussed. The prospects of this work include the validation of the constitutive laws and fatigue criterion for the case of non proportional loadingsNous développons, en trois étapes, une approche globale de calcul à la fatigue des Alliages à Mémoire de Forme. La détermination de la loi de comportement permet le calcul de l'état thermomécanique stabilisé de la structure. Afin d'obtenir une meilleure prédiction de cette réponse, la dissymétrie entre traction et compression et le couplage fort thermomécanique sont ajoutés aux modèles ZM. Ensuite, le calcul numérique de l'état stabilisé est réalisé grâce à une généralisation de la Méthode Cyclique Directe, permettant un gain de temps de calcul considérable par rapport à la méthode incrémentale. Enfin, la durée de vie en fatigue est déterminée par un critère de fatigue énergétique qui tient compte de l'effet de la pression hydrostatique. La dépendance de la durée de vie vis-à-vis de la température et de la fréquence de chargement est discutée. Les perspectives concernent la validation des lois de comportement et du critère de fatigue pour des chargements non proportionnels
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Renault, Norbert. "Etude du couplage thermomécanique du PEHD par essais mécaniques et inversion d'images infrarouges." Thesis, Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2007. http://www.theses.fr/2007INPL100N/document.
Full textAbstract:
Ce travail vise à approfondir la connaissance du comportement mécanique de polymères structurés sur de multiples échelles. Il repose sur l'acquisition simultanée d'informations couplées relatives à la mécanique, à la thermique et à la microstructure. Nous avons à cet effet étudié le comportement du Polyéthylène Haute Densité (PEHD) sous sollicitations de traction à déformation contrôlée à l'aide de trois techniques optiques utilisées in situ simultanément : (i) Le système Vidéotraction® pour l'accès aux contraintes et aux déformations vraies. (ii) La thermographie infrarouge pour l'accès aux sources thermiques. (iii) Une technique de rétrodiffusion de lumière (ISLT) pour l'accès à une forme d'endommagement. Le corps du travail porte sur la reconstruction des sources thermiques 2D à partir de cartographies des champs de température mesurés au cours d'essais. Le problème inverse de reconstruction des champs de sources ther-miques est résolu par deux méthodes différentes : minimisation sous contrainte avec formulation adjointe et décomposition modale. Des techniques de régularisation du problème sont décrites en détail pour chaque méthode. D'autre part, la technique ISLT nous permet de suivre l'endommagement : l'apparition progressive de "mi-crocavités" isotropes puis un développement d'une forte anisotropie pendant la phase de durcissement hyperélastique. Nous montrons que ces informations sur la microstructure viennent corroborer les phénomènes observés sur la source thermique. Nous replaçons alors l'ensemble des informations obtenues dans le contexte d'une modélisation thermodynamique des lois de comportement. Une étude de sensibilité aux paramètres du modèle est développée, ce qui conduit à une réduction du modèle adaptée à leur bonne estimationThis research aims at looking further into current knowledge of the mechanical behavior of semi-crystalline polymers at multiple scales. It relies on the simultaneous acquisition of coupled information relating to me-chanical, thermal and microstructural behaviors. For this purpose, we have studied the response of High Density Polyethylene (HDPE) under tensile tests with controlled strain rates, using three optical techniques : (i) Vidéotraction®, a videoextensemeter to access the true stress and strain. (ii) Infrared thermography to access the thermal sources evolution. (iii) Backscattering of Incoherent Light (ISLT technique) to access information on damage mechanisms. The core of the research concerns the reconstruction of the 2D thermal sources starting from temperature fields maps measured during the test. This ill-posed problem has been solved with two different methods : A constrained optimization based on the adjoint formulation and a minimization based on a reduced spectral model. The regularization tools used in the problem are detailed for each method. The ISLT technique allows to monitor damaging processes due to crazing : the creation of isotropic micro-cavities followed by the development of a strong anisotropy during the hardening phase. We show that these information at microstructural level confirm the evolutions of the heat source thermal. All these experimental information are finally considered within a thermodynamical framework used for deri-ving constitutive laws. A sensitivity analysis applied to the parameters of our law led to a reduced model that is more appropriate for their proper estimation
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Lahmar, Flavien. "Simulation moléculaire de fondus de polymères et d'élastomères par la méthode de la "dynamique des particules dissipatives"." Paris 11, 2008. http://www.theses.fr/2008PA112063.
Full text
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Mulet, Jean-Philippe. "Modélisation du rayonnement thermique par une approche électromagnétique : rôle des ondes de surface dans le transfert d'énergie aux courtes échelles et dans les forces de Casimir." Paris 11, 2003. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00008907.
Full textAbstract:
La modélisation du rayonnement thermique peut être introduite, dans le cadre de l'électromagnétisme, en faisant deux hypothèses supplémentaires: la localité de la constante diélectrique et l'équilibre thermodynamique local. Cette approche est nécessaire pour des systèmes de taille sub-longueur d'onde et tient compte du phénomène d'ondes de surface pouvant exister pour certains matériaux. Nous étudions, tout d'abord, la densité d'énergie électromagnétique au-dessus d'une interface plane. Pour un matériau supportant des ondes de surface, cette densité d'énergie en champ proche est quasi monochromatique à la fréquence de résonance du polariton et augmentée de plusieurs ordres de grandeur par rapport à sa valeur en champ lointain. Nous utilisons ces propriétés pour dimensionner une expérience de spectroscopie locale d'émission thermique. Nous présentons également une source de rayonnement thermique dont l'émission est cohérente spatialement et temporellement. Des mesures expérimentales réalisées sur un réseau de carbure de silicium, en excellent accord avec la théorie, montrent que cette source est le premier exemple de source thermique présentant l'"effet Wolf". Ensuite, nous étudions les transferts radiatifs aux courtes échelles dans deux types de géométrie: plan/plan et plan/sphère. Pour divers matériaux supportant des ondes de surface, le transfert radiatif en champ proche est quasi monochromatique et augmenté de plusieurs ordres de grandeur par rapport à sa valeur radiométrique, pouvant atteindre le niveau de la conduction. Une application au chauffage localisé est alors envisagée. La dynamique de la relaxation électronique dans des nanoparticules métalliques est également étudiée. Enfin, nous abordons les forces de Casimir entre deux plans. Dans la limite électrostatique, nous montrons que la force est entièrement due à l'interaction de polaritons couplés, certains modes "liants" conduisant à une force attractive et d'autres "anti-liants" à une force répulsiveModelling of thermal radiation can be introduced in the framework of electromagnetism, doing two additional hypotheses: locality of the dielectric constant and local thermal equilibrium. This approach must be used to deal with subwavelength systems and takes into account the phenomenon of surface waves, supported by Barrie media. In a first part, we study the electromagnetic energy density above a plane interface. For a material supporting resonant surface waves, this energy density in the near field is quasi-monochromatic and enhanced by several orders of magnitude compared to its far-field value. We used these properties to design a near-filed experimental setup for local spectroscopy of thermal emission. We present as well a source of thermal radiation whose emission is spatially and temporally coherent, what is a very unexpected behaviour for a thermal source. Experimental measurements done with a lamellar grating of silicon carbide, in excellent agreement with theoretical predictions, show that this source is the first example of thermal source exhibiting the "Wolf's effect". Afterwards, we study in detail radiative transfer at short length scales for two kinds of geometry: two planes separated by a small vacuum gap and a particle in vacuum above a plane interface. For differents materials supporting surface waves, radiative transfer in the near field is quasi-monochromatic and enhanced by several orders of magnitude compared to its radiometric value, reaching even the same level as transfer by ballistic conduction. An application to local heating is then considered. Electron relaxation dynamics in metallic nanoparticles is also studied. Finally, we deal with the problem of Casimir forces between two plates at zero temperature. In the electrostatic limit, we show that these forces are completely due to the interaction between coupled polaritons, some "bounding" modes leading to an attractive force and some other "anti-bounding" modes leading to a repulsive force
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Trigeol, Jean-François. "Identification des pertes dans une machine électrique par une approche thermique et à l'aide d'une technique inverse." Poitiers, 2004. http://www.theses.fr/2004POIT2295.
Full textAbstract:
L'étude consiste à identifier, par une approche thermique, les différentes pertes dans une machine électrique dont certaines - les pertes dans le matériau magnétique - sont actuellement mal maîtrisées. Pour cela, une machine asynchrone est instrumentée de capteurs de température. Cette machine est ensuite implantée sur un banc d'essais qui permet d'en effectuer les mesures thermiques, électriques et mécaniques. Parallèlement, un modèle thermique nodal fin est élaboré. Les transferts convectifs internes sont représentés à partir de résultats obtenus à l'aide d'un outil CFD. Un essai expérimental spécifique a permis la validation de ce modèle. Finalement, une technique inverse est appliquée afin d'identifier le montant des différentes pertes à partir des résultats expérimentaux obtenus dans des cas de fonctionnement qui diffèrent soit par le niveau de charge appliqué, soit par la nature ou le niveau de la tension d'alimentation, soit par le type de rotor employéThis study consists in identifying, with a thermal approach, the different losses in an electric machine, some of them - losses in the magnetic material - being at present ill-known. With this intention, an induction motor is equipped with thermal sensors. Then this machine is introduced in a test bench enabling us to execute thermal, electrical ant mechanical measures. At the same time, a refined nodal thermal model is elaborated. The internal convective transfers are represented from results obtained with the help of a CFD tool. A specific experimental trial brought us to validate this model. Finally, an inverse technique is applied to identify the amount of the various losses from the experimental results obtained in operating cases differing either in the applied load level, or in the nature or the value of the power supply voltage, or in the type of the used rotor
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Perret, Damien. "Approche expérimentale et étude théorique des mécanismes de dissipation de l'énergie vibratoire : application aux résonateurs acoustiques à haut facteur de qualité." Lyon, INSA, 2003. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2003ISAL0046/these.pdf.
Full textAbstract:
Les objectifs de ce travail de thèse sont, au niveau expérimental, d'élaborer et de caractériser les propriétés vibratoires de matériaux potentiellement intéressants pour la réalisation de résonateurs acoustiques à haut facteur de qualité. D'un point de vue théorique, le but est d'identifier et d'évaluer les mécanismes de dissipation de l'énergie vibratoire dans le domaine des fréquences proches du kHz qui nous intéresse. D'un point de vue expérimental, un dispositif de caractérisation vibratoire a été développé ; il repose sur la détection des modes propres de vibration et la détermination des facteurs de qualité des échantillons mesurés. Le procédé de sustentation sur film de gaz a permis d'élaborer des échantillons en verre de silice de différentes qualités. Nous avons montré que l'amortissement intrinsèque des silices synthétiques est environ un ordre de grandeur inférieur à celui des silices naturelles, dans le domaine des fréquences proches de 10 kHz. Une procédure de traitement de surface post-élaboration par attaque chimique a été développée, elle permet d'augmenter de façon importante les facteurs de qualité des échantillons en verre de silice. Les valeurs maximales atteintes pour le facteur de qualité sont de l'ordre de 107 pour les silices synthétiques. Afin de comprendre l'origine de ces différents niveaux d'amortissement observés, une série de caractérisations chimiques, optiques et acoustiques a été réalisée. Au niveau théorique, nous avons étudié les processus de dissipation rencontrés dans les matériaux, qui sont à l'origine de l'amortissement intrinsèque. Parmi les mécanismes identifiés dans la littérature, nous avons mis en évidence un important critère de sélection des matériaux résonnants : les pertes générées par thermoélasticité. En ce qui concerne les processus de dissipation ayant peu été étudiés dans la littérature, nous avons développé différents modèles théoriques. Les résultats de ces modèles montrent l'importance des contraintes internes dans l'amortissement intrinsèque. Par contre, la présence d'impuretés à l'état de traces ne semble pas avoir d'influence, au premier ordre, sur la valeur du facteur de qualité. Enfin, les propriétés vibratoires de deux autres familles de matériaux, identifiées comme potentiellement intéressantes, ont également été étudiées. Des échantillons en saphir monocristallin élaborés par la technique du préformage local, et des échantillons en verre métallique Pd-Ni-Cu-P obtenus par fusion en creuset froid et coulée en lingotière, présentent des facteurs de qualité inférieurs à ceux des échantillons en verre de siliceThe objectives of the present work are, from the experimental aspect, the elaboration and the characterization of the vibratory properties of materials, for mechanical resonators with high quality factor (Q) applications. From a theoretical point of view, the aim is the identification and the evaluation of the vibratory energy damping mechanisms in the 10 kHz frequencies range. From the experimental aspect, we developped a vibratory characterisation device which allows detection of the resonant modes and the measurement of Q. We used the gaz-film levitation process in order to elaborate silica glass samples of various qualities. We showed that the intrinsic damping of synthetic silica glasses is about one order of magnitude less compared to natural silica glasses damping in the 10 kHz range. A post-elaboration chemical surface treatment was developped ; the Q values of samples attacked were significantly increased. The highest Q values measured are about 107 for synthetic glass samples. In order to understand the origin of the different damping levels observed, a set of chemical, optical and acoustical characterisations was carried out. From a theoretical point of view, we investigated the dissipation sources leading to internal damping in materials. We showed that thermoelastic damping may be an important criteria for the selection of resonant materials. We also developped theoretical models to evaluate the dissipation mechanisms that have not been clearly identified before. Thus we showed an important relationship between the internal stress level and intrinsic damping. On the other hand, Q values do not seem to be affected by the presence of low concentration impurities. Finally, we also investigated vibratory properties of two other potentially interesting materials: monocrystalline sapphire samples elaborated by the shaping crystal growth technique, and Pd-Ni-Cu-P bulk metallic glasses obtained by fusion in cold crucible and casting. These two materials exhibit lower Q values compared to those measured on silica glass samples
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Perret, Damiens Ferraris Guy. "Approche expérimentale et étude théorique des mécanismes de dissipation de l'énergie vibratoire application aux résonateurs acoustiques à haut facteur de qualité /." Villeurbanne : Doc'INSA, 2004. http://docinsa.insa-lyon.fr/these/pont.php?id=perret.
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Gomet, Laurent. "Modélisation de la combustion turbulente diphasique par une approche eulérienne-lagrangienne avec prise en compte des phénomènes transitoires." Phd thesis, ISAE-ENSMA Ecole Nationale Supérieure de Mécanique et d'Aérotechique - Poitiers, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00944872.
Full textAbstract:
L'allumage d'ergols injectés dans une chambre de combustion, la propagation du noyau de flamme puis sa stabilisation sont autant de paramètres déterminants pour la conception d'un moteur fusée. Pour ce type d'application, il est nécessaire - du point de vue de la modélisation - de tenir compte du couplage existant entre les effets de compressibilité, les processus de mélange turbulent ainsi que de cinétique chimique, dans un environnement diphasique puisque les ergols sont injectés à l'état liquide. Un modèle Lagrangien a été implanté dans le code de calcul compressible N3S-Natur afin de disposer d'un outil numérique capable de simuler le transitoire d'allumage d'un moteur fusée. La physique représentative de chacun des processus physiques impliqués pendant la phase d'allumage a été incorporée puis validée sur des configurations académiques. Ce travail a permis de mettre en évidence l'importance de la description du mélange à petites échelles pour capturer correctement le développement de la flamme. Il a aussi mis en exergue la nécessité de prendre en compte le transitoire thermique des gouttes d'oxygène liquide afin de reproduire fidèlement sa stabilisation. Enfin, il a nécessité l'extension de la notion de fraction de mélange à des cas pratiques présentant plus de deux entrées afin d'être en mesure de simuler la propagation de l'allumage sur la plaque d'injection. Cette approche basée sur l'introduction d'un injecteur fictif est non seulement utile pour la simulation de l'allumage des moteurs-fusées mais peut aussi être employée dans tout autre système impliquant le mélange entre des courants de réactifs issus de deux entrées ou plus.
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Khalfaoui, Mohamed. "Approche énergétique et analytique de quelques aspects du problème de Saint-Venant : cas de poutres composites." Montpellier 2, 1997. http://www.theses.fr/1997MON20104.
Full textAbstract:
Pour l'essentiel, ce travail est consacre a diverses questions concernant le comportement mecanique des structures elancees composites en mariant les methodes analytiques et energetiques. Partant du resultat precedemment obtenu par o. Maisonneuve, il est procede a une approche en contraintes de la caracterisation de la solution d'energie minimum pour le probleme de saint-venant generalise (corps de forme quelconque eventuellement composite) et pour le probleme de saint-venant elargi (l'information connue est le torseur des charges plus au moins quelque chose). On montre ensuite que la solution minimisant linearise des parties chargees dans le cas de l'elasticite non lineaire en petites perturbations. Dans une deuxieme partie l'emploi d'une methode analytico-energetique permet de determiner avec une bonne approximation le champ des contraintes dans le cas de la traction et de la flexion avec ou sans effort tranchant des poutres de section rectangulaire bicouches. Par la meme methode est traite le cas d'un assemblage bicouches precontraint.
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Ma, Zepeng. "Fatigue models for life prediction of structures under multiaxial loading with variation in time and space." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLX117/document.
Full textAbstract:
L'objet de ce travail est de proposer une approche multi-échelle de la fatigue fondée sur l'énergie, et susceptible d'estimer les durées de vie associées à des chargements multidimensionnels variables. Le fondement de la démarche consiste à supposer que l'énergie dissipée à petite échelle régit le comportement à la fatigue. À chaque point matériel, est associée une distribution stochastique de points faibles qui sont susceptibles de plastifier et de contribuer à la dissipation d'énergie sans affecter des contraintes macroscopiques globales. Ceci revient à adopter le paradigme de Dang Van en fatigue polycyclique. La structure est supposée élastique (ou adaptée) à l'échelle macroscopique. De plus, on adopte à l'échelle mésoscopique un comportement élastoplastique avec une dépendance de la fonction de charge plastique non seulement de la partie déviatorique des contraintes, mais aussi de la partie hydrostatique. On considère également un écrouissage cinématique linéaire sous l'hypothèse d'une plasticité associée. Au lieu d'utiliser le nombre de cycles comme variable incrémentale, le concept d'évolution temporelle du chargement est adopté pour un suivi précis de l'historique du chargement réel. L'effet de la contrainte moyenne est pris en compte dans la fonction de charge mésoscopique ; une loi de cumul non linéaire de dommage est également considérée dans le modèle. La durée de vie à la fatigue est ensuite déterminée à l'aide d'une loi de phénoménologique fondée sur la dissipation d'énergie mésoscopique issue du cycle d'accommodation plastique. La première partie du travail a porté sur une proposition d'un modèle de fatigie à gradient de mise en oeuvre plus simple que les précédents modèlesThe aim of this work is to propose a multi-scale approach to energy-based fatigue, which can estimate lifetimes associated with variable multidimensional loading. The foundation of the approach is to assume that the energy dissipated on a small scale governs the fatigue behavior. Each material point is associated to a stochastic distribution of weak points that are likely to plasticize and contribute to the dissipation of energy without affecting global macroscopic stresses. This amounts to adopting Dang Van's paradigm of high cycle fatigue. The structure is supposed to be elastic (or adapted) on a macroscopic scale. In addition, we adopt on the mesoscopic scale an elastoplastic behavior with a dependence of the plastic load function not only of the deviatoric part of the stresses, but also of the hydrostatic part. Linear kinematic hardening is also considered under the assumption of an associated plasticity. Instead of using the number of cycles as an incremental variable, the concept of temporal evolution of the load is adopted for a precise follow-up of the history of the actual loading. The effect of mean stress is taken into account in the mesoscopic yield function; a law of nonlinear accumulation of damage is also considered in the model. Fatigue life is then determined using a phenomenological law based on mesoscopic energy dissipation from the plastic accommodative cycle. The first part of the work focused on a proposal for a fatigue model with a simpler implementation gradient than the previous models
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Davis, Géraldine. "Attracteurs d’ondes internes de gravité : des résonances en cascade : une approche expérimentale des régimes linéaire et non linéaire." Thesis, Lyon, 2019. http://www.theses.fr/2019LYSE1147/document.
Full textAbstract:
Les ondes internes jouent un rôle essentiel dans la dynamique de l'atmosphère et de l'océan. Elles sont entres autres invoquées pour expliquer le mélange irréversible de ce dernier. Dans des géométries particulières, ces ondes sont susceptibles de converger vers des trajectoires limites appelées attracteurs. Dans cette thèse, nous étudions expérimentalement ces attracteurs dans une cuve trapézoïdale. Dans un premier temps, nous nous intéressons à leur bilan énergétique, en mesurant les différentes dissipations ainsi que la puissance injectée par le générateur d'onde. Si cette puissance est suffisante, l'attracteur est susceptible de se déstabiliser par interactions triadiques. Nous quantifions la part de dissipation portée par ces ondes secondaires ainsi générées. La mesure de la puissance injectée en régime linéaire a montré qu'elle est plus importante pour les attracteurs. Cette résonance, observée jusqu'ici sous une excitation monochromatique, est ici observée en étudiant la réponse du système à une impulsion. Un développement théorique est proposé et permet de comparer quantitativement les deux méthodes. Enfin, nous étudions le régime non linéaire des attracteurs, qui présente des spectres temporel et spatial très riches. Après avoir caractérisé le régime non linéaire, nous exhibons deux comportements non linéaires très différents et apportons des pistes d'explication à leur existenceInternal waves are very important to atmospheric and oceanic dynamics. Among others, they might explain the irreversible mixing of the oceans. In particular geometries, these waves can focus on limit cycles called attractors. Firstly, we investigate the energy budget of these attractor by measuring the different dissipative terms and the injected power coming from the waves source. If this power is sufficient, the attractor destibilise throught triadic instabilities. We quantify how much these secondary are important to the global dissipation rate.The measurement of injected power in the linear regime has shown that it is bigger for the attractors. This resonance, which had been observed under a monochromatic excitation, is here study by analysing the response of the system to an impulse. A theoretical development is proposed to compare quantitatively these two methods. Finally, we study the non linear regime of attractors, which present some complex spatial and temporal spectrum. We caracterise this non linear regime and show that two very different non linear beahviors exist. We bring up some explanation to these behaviors
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Escamez, Guillaume. "AC losses in superconductors : a multi-scale approach for the design of high current cables." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAT087/document.
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Le travail de cette thèse porte sur l'étude des pertes AC dans les supraconducteurs pour des applications tels que les câbles ou les aimants. Les modélisations numériques rapportées sont de type éléments-finis et méthode intégrale. Toutes ces méthodes visent à résoudre à calculer les distributions de densité de courant et de champ magnétique en prenant en compte différents loi de comportement pour le supraconducteur. Deux conducteurs sont introduits dans ce mémoire. Tout d'abord, les supraconducteurs à haute température critiques sont étudiées avec l'introduction d'une nouvelle forme de conducteur (fils cylindriques) et sont envisagés pour des câbles fort courant de 3~kA. Dans un second temps, des simulations numériques 3-D sont réalisés sur un conducteur MgB2. Le chapitre suivant traite des contraintes de calculs des pertes dans le but de dimensionner l'ensemble des pertes d'un câble complet. Enfin, les modèles numériques développés précédemment sont utilisé sur un exemple concret : le démonstrateur 10~kA fait à l'aide du conducteur MgB2 dans le projet BEST-PATHSThe work reported in this PhD deals with AC losses in superconducting material for large scale applications such as cables or magnets. Numerical models involving FEM and integral methods have been developed to solve the time transient electromagnetic distributions of field and current density with the peculiarity of the superconducting constitutive E-J equation. Two main conductors have been investigated for two ranges of superconducting cables. First, REBCO superconductors working at 77 K are studied and a new architecture of conductor (round wires) for 3~kA cables. Secondly, for very high current cables, 3-D simulations on MgB2 wires are approach and solved using FEM modeling. The following chapter introduced new development used for the calculation of AC losses in DC cables. The thesis ends with the use of the developed numerical model on a practical example in the BEST-PATHS project: a 10 kA MgB2 demonstrator
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Gegg, Michael [Verfasser], Andreas [Akademischer Betreuer] Knorr, Marten [Akademischer Betreuer] Richter, Jan [Gutachter] Wiersig, Andreas [Gutachter] Knorr, and Marten [Gutachter] Richter. "Identical emitters, collective effects and dissipation in quantum optics : novel numerical approaches for quantum master equations / Michael Gegg ; Gutachter: Jan Wiersig, Andreas Knorr, Marten Richter ; Andreas Knorr, Marten Richter." Berlin : Technische Universität Berlin, 2017. http://d-nb.info/1156012961/34.
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Morin, Claire. "Approche globale pour l'analyse à la fatigue des Alliages à Mémoire de Forme." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2011. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00608205.
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Nous développons, en trois étapes, une approche globale de calcul à la fatigue des Alliages à Mémoire de Forme. La détermination de la loi de comportement permet le calcul de l'état thermomécanique stabilisé de la structure. Afin d'obtenir une meilleure prédiction de cette réponse, la dissymétrie entre traction et compression et le couplage fort thermomécanique sont ajoutés aux modèles ZM. Ensuite, le calcul numérique de l'état stabilisé est réalisé grâce à une généralisation de la Méthode Cyclique Directe, permettant un gain de temps de calcul considérable par rapport à la méthode incrémentale. Enfin, la durée de vie en fatigue est déterminée par un critère de fatigue énergétique qui tient compte de l'effet de la pression hydrostatique. La dépendance de la durée de vie vis-à-vis de la température et de la fréquence de chargement est discutée. Les perspectives concernent la validation des lois de comportement et du critère de fatigue pour des chargements non proportionnels.
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Boujelben, Abir. "Géante éolienne offshore (GEOF) : analyse dynamique des pales flexibles en grandes transformations." Thesis, Compiègne, 2018. http://www.theses.fr/2018COMP2442.
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L’objectif de ce travail porte sur le développement d’un modèle d’interaction fluide-structure adapté à la dynamique des éoliennes de grandes tailles avec des pales flexibles qui se déforment de manière significative sous l’effet de la pression exercée par le vent. Le modèle développé est basé sur une approche efficace d’IFS partitionnée pour un fluide incompressible et non visqueux en interaction avec une structure flexible soumise a des grandes transformations. Il permet de fournir une meilleure estimation de la charge aérodynamique et de la réponse dynamique associée du système (pales, mat, attachements, câbles) avec un temps de calcul raisonnable et pour des simulations sur des longues périodes. Pour la modélisation structurale, un élément fini de type solide 3D est développé pour l’étude dynamique des pales d’éolienne soumises à des grands déplacements et des grandes rotations. Une amélioration du comportement en flexion est proposée par l’introduction des degrés de liberté en rotation et l’enrichissement du champ de déplacements afin de décrire plus précisément la flexibilité des pales. Cet élément solide est apte de capter des modes de hautes fréquences qui peuvent s’avérer néfastes pour la stabilité du calcul. Deux techniques sont donc proposées pour les contrôler : la régularisation de la matrice masse et le développement des schémas d’intégration robustes de conservation et de dissipation d’énergie. Les chargements aérodynamiques sont modélisés en utilisant la Panel Method. Il s’agit d’une méthode aux frontières, relativement rapide par rapport à la CFD mais suffisamment précise pour calculer la distribution de la pression exercée sur la pale. Les modèles fluide et structure interagissent via un algorithme de couplage partitionné itératif dans lequel des considérations particulières sont prises en compte dans le contexte des grandes transformations. Dans un effort visant à instaurer un indicateur de fatigue dans la méthodologie proposée, des câbles précontraints sont introduits reliant le mat de l’éolienne au support. Une nouvelle formulation complémentaire en termes de contraintes est ainsi développée pour l’analyse dynamique des câbles 3D en comportement élasto-visco-plastique. Chaque méthode proposée a été d’abord validée sur des cas tests pertinents. Par la suite, des simulations numériques d’éoliennes avec des pales flexibles sont effectuées en vue d’affiner la compréhension de leur comportement dynamique et l’intérêt que la flexibilité des pales peut apporter à leur fonctionnementIn this work, a numerical model of fluid-structure interaction is developed for dynamic analysis of giant wind turbines with flexible blades that can deflect significantly under wind loading. The model is based on an efficient partitioned FSI approach for incompressible and inviscid flow interacting with a flexible structure undergoing large transformations. It seeks to provide the best estimate of true design aerodynamic load and the associated dynamic response of such system (blades, tower, attachments, cables). To model the structure, we developed a 3D solid element to analyze geometrically nonlinear statics and dynamics of wind turbine blades undergoing large displacements and rotations. The 3D solid bending behavior is improved by introducing rotational degrees of freedom and enriching the approximation of displacement field in order to describe the flexibility of the blades more accurately. This solid iscapable of representing high frequencies modes which should be taken under control. Thus, we proposed a regularized form of the mass matrix and robust time-stepping schemes based on energy conservation and dissipation. Aerodynamic loads are modeled by using the 3D Vortex Panel Method. Such boundary method is relatively fast to calculate pressure distribution compared to CFD and provides enough precision. The aerodynamic and structural parts interact with each other via a partitioned coupling scheme with iterative procedure where special considerations are taken into account for large overall motion. In an effort to introduce a fatigue indicator within the proposed framework, pre-stressed cables are added to the wind turbine, connecting the tower to the support and providing more stability. Therefore, a novel complementary force-based finite element formulation is constructed for dynamic analysis of elasto-viscoplastic cables. Each of theproposed methods is first validated with differents estexamples.Then,several numerical simulations of full-scale wind turbines are performed in order to better understand its dynamic behavior and to eventually optimize its operation
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Ti, Chung Lee, and 李迪章. "Feedback Stabilization for Dissipative Systems: A Topological Approach." Thesis, 1995. http://ndltd.ncl.edu.tw/handle/27883162314643644789.
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(10669023), Fukeng Huang. "A new scalar auxiliary variable approach for general dissipative systems." Thesis, 2021.
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In this thesis, we first propose a new scalar auxiliary variable (SAV) approach for general dissipative nonlinear systems. This new approach is half computational cost of the original SAV approach, can be extended to high order unconditionally energy stable backward differentiation formula (BDF) schemes and not restricted to the gradient flow structure. Rigorous error estimates for this new SAV approach are conducted for the Allen-Cahn and Cahn-Hilliard type equations from the BDF1 to the BDF5 schemes in a unified form. As an application of this new approach, we construct high order unconditionally stable, fully discrete schemes for the incompressible Navier-Stokes equation with periodic boundary condition. The corresponding error estimates for the fully discrete schemes are also reported. Secondly, by combining the new SAV approach with functional transformation, we propose a new method to construct high-order, linear, positivity/bound preserving and unconditionally energy stable schemes for general dissipative systems whose solutions are positivity/bound preserving. We apply this new method to second order equations: the Allen-Cahn equation with logarithm potential, the Poisson-Nernst-Planck equation and the Keller-Segel equations and fourth order equations: the thin film equation and the Cahn-Hilliard equation with logarithm potential. Ample numerical examples are provided to demonstrate the improved efficiency and accuracy of the proposed method.
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Rubel, Michael Thomas. "A theory of stationarity and asymptotic approach in dissipative systems." Thesis, 2007. https://thesis.library.caltech.edu/141/1/2007-01-12-rubel-thesis-final.pdf.
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The approximate dynamics of many physical phenomena, including turbulence, can be represented by dissipative systems of ordinary differential equations. One often turns to numerical integration to solve them. There is an incompatibility, however, between the answers it can produce (i.e., specific solution trajectories) and the questions one might wish to ask (e.g., what behavior would be typical in the laboratory?) To determine its outcome, numerical integration requires more detailed initial conditions than a laboratory could normally provide. In place of initial conditions, experiments stipulate how tests should be carried out: only under statistically stationary conditions, for example, or only during asymptotic approach to a final state. Stipulations such as these, rather than initial conditions, are what determine outcomes in the laboratory.
This theoretical study examines whether the points of view can be reconciled: What is the relationship between one's statistical stipulations for how an experiment should be carried out--stationarity or asymptotic approach--and the expected results? How might those results be determined without invoking initial conditions explicitly?
To answer these questions, stationarity and asymptotic approach conditions are analyzed in detail. Each condition is treated as a statistical constraint on the system--a restriction on the probability density of states that might be occupied when measurements take place. For stationarity, this reasoning leads to a singular, invariant probability density which is already familiar from dynamical systems theory. For asymptotic approach, it leads to a new, more regular probability density field. A conjecture regarding what appears to be a limit relationship between the two densities is presented.
By making use of the new probability densities, one can derive output statistics directly, avoiding the need to create or manipulate initial data, and thereby avoiding the conceptual incompatibility mentioned above. This approach also provides a clean way to derive reduced-order models, complete with local and global error estimates, as well as a way to compare existing reduced-order models objectively.
The new approach is explored in the context of five separate test problems: a trivial one-dimensional linear system, a damped unforced linear oscillator in two dimensions, the isothermal Rayleigh-Plesset equation, Lorenz's equations, and the Stokes limit of Burgers' equation in one space dimension. In each case, various output statistics are deduced without recourse to initial conditions. Further, reduced-order models are constructed for asymptotic approach of the damped unforced linear oscillator, the isothermal Rayleigh-Plesset system, and Lorenz's equations, and for stationarity of Lorenz's equations.
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Huang, Mao-Chia, and 黃茂嘉. "Micellization Behavior of Star-Block Copolymer in Solution：A Dissipative Particle Dynamics Simulation Approach." Thesis, 2007. http://ndltd.ncl.edu.tw/handle/31524722825688017975.
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碩士國立臺灣大學
化學工程學研究所
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In this work, the dissipative particle dynamics (DPD) is employed to investigate the micellar morphologies formed by blockarm star copolymers. The work can be divided into three parts. The first is the study of a single diblock star copolymer (BmAn) in the mixed solvents which consists of common good solvent and water, selective solvent of A. Initially, the star expands freely in the common solvent, and then the solvophobic B-blocks start to shrink as water is added into the system. However, no sudden collapse of the solvophobic B-core is observed. The radius of gyration of the B-core decreases continuously as the water content (xw) increases. We have also found that for the single star copolymer solution, changes of the length of the solvophilic A-blocks have no effect on the size of the solvophobic core. For a system of multiple diblockarm star copolymers in the mixed solvents, there exist a minimum water content (xw,min) as well as a maximum water content (xw,max). When below minimum water content, stars tend to disperse freely within the solution and stars start to form micelles for xw>xw,min. The aggregation number of the micelle increases as water content increases and reaches a limiting value for xw>xw,max. Our simulation results indicate that the number of arms on a star seem to have no effect on xw,min and xw,max. Second part of the work deals with the effect of the structures of the diblock star copolymers on the micellar morphologies in purely selective solvent. For the same polymeric volume fraction (
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Chen, Hsing-Ta. "Delving Into Dissipative Quantum Dynamics: From Approximate to Numerically Exact Approaches." Thesis, 2016. https://doi.org/10.7916/D8M32WBN.
Full textAbstract:
In this thesis, I explore dissipative quantum dynamics of several prototypical model systems via various approaches, ranging from approximate to numerically exact schemes. In particular, in the realm of the approximate I explore the accuracy of Padé–resummed master equations and the fewest switches surface hopping (FSSH) algorithm for the spin–boson model, and non-crossing approximations (NCA) for the Anderson–Holstein model. Next, I develop new and exact Monte Carlo approaches and test them on the spin–boson model. I propose well–defined criteria for assessing the accuracy of Padé-resummed quantum master equations, which correctly demarcate the regions of parameter space where the Padé approximation is reliable. I continue the investigation of spin–boson dynamics by benchmark comparisons of the semiclassical FSSH algorithm to exact dynamics over a wide range of parameters. Despite small deviations from golden-rule scaling in the Marcus regime, standard surface hopping algorithm is found to be accurate over a large portion of parameter space. The inclusion of decoherence corrections via the augmented FSSH algorithm improves the accuracy of dynamical behavior compared to exact simulations, but the effects are generally not dramatic for the cases I consider. Next, I introduce new methods for numerically exact real-time simulation based on real-time diagrammatic Quantum Monte Carlo (dQMC) and the inchworm algorithm. These methods optimally recycle Monte Carlo information from earlier times to greatly suppress the dynamical sign problem. In the context of the spin–boson model, I formulate the inchworm expansion in two distinct ways: the first with respect to an expansion in the system–bath coupling and the second as an expansion in the diabatic coupling. In addition, a cumulant version of the inchworm Monte Carlo method is motivated by the latter expansion, which allows for further suppression of the growth of the sign error. I provide a comprehensive comparison of the performance of the inchworm Monte Carlo algorithms to other exact methodologies as well as a discussion of the relative advantages and disadvantages of each. Finally, I investigate the dynamical interplay between the electron–electron interaction and the electron–phonon coupling within the Anderson–Holstein model via two complementary NCAs: the first is constructed around the weak-coupling limit and the second around the polaron limit. The influence of phonons on spectral and transport properties is explored in equilibrium, for non-equilibrium steady state and for transient dynamics after a quench. I find the two NCAs disagree in nontrivial ways, indicating that more reliable approaches to the problem are needed. The complementary frameworks used here pave the way for numerically exact methods based on inchworm dQMC algorithms capable of treating open systems simultaneously coupled to multiple fermionic and bosonic baths.
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Luke, Nicholas Stephen. "Modeling shear wave propagation in biotissue an internal variable approach to dissipation /." 2006. http://www.lib.ncsu.edu/theses/available/etd-08032006-134515/unrestricted/etd.pdf.
Full text
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Lin, Chien-Hung, and 林建宏. "A unified state-space approach for the dynamic analysis of structures with energy dissipation or isolation devices." Thesis, 2002. http://ndltd.ncl.edu.tw/handle/88394290039530603785.
Full textAbstract:
碩士國立高雄第一科技大學
營建工程所
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Although presently the technologies of base isolation and energy dissipation have been widely used to reduce the seismic responses of structures, the methods of design and analysis for these structures are different from those of conventional structures. Because of the diverse features and mechanical characteristics of isolators and energy dissipation devices, the analysis of these structures is more complicated and difficult. In this research work, a unified state-space approach for the dynamic analysis of structures with energy dissipation or isolation devices is proposed. Discarding the approaches for conventional non-linear structure analysis such as the direct integration and iteration methods, the present method adopts the technique of dual-system analysis, in which the nonlinear devices and the main structural system are treated as two separated systems. By casting the mathematic models of the nonlinear devices in a specific form, and combined with the dynamic equation of the main structural system expressed in a state-space form, the proposed method can deal with the analysis of structures with various types of seismic protection devices, includes: metallic yielding, viscous elastic and friction types etc. The equation of dynamics can then be solved via the conditions of deformation compatibility and forces equilibrium. By doing so, iteration process required by common nonlinear structural analysis can be avoided, so the efficiency of computation can be greatly improved. The computational accuracy and efficiency of the proposed method are proved by solving the response of a nonlinear single degree of freedom described by Duffing equation. The solution is compared with those obtained from the Newmark numerical method and Krylov-Bogoliubov analytical method. The result shows that the method is numerically stable and accurate, even though a large time interval within the analysis is adopted.
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El, Sayed Ahmad. "Conditional Moment Closure Methods for Turbulent Combustion Modelling." Thesis, 2013. http://hdl.handle.net/10012/7388.
Full textAbstract:
This thesis describes the application of the first-order Conditional Moment Closure (CMC) to the autoignition of high-pressure fuel jets, and to piloted and lifted turbulent jet flames using classical and advanced CMC submodels. A Doubly-Conditional Moment Closure (DCMC) formulation is further proposed.
In the first study, CMC is applied to investigate the impact of C₂H₆, H₂ and N₂ additives on the autoignition of high-pressure CH₄ jets injected into lower pressure heated air. A wide range of pre-combustion air temperatures is considered and detailed chemical kinetics are employed. It is demonstrated that the addition of C₂H₆ and H₂ does not change the main CH₄ oxidisation pathways. The decomposition of these additives provides additional ignition-promoting radicals, and therefore leads to shorter ignition delays. N₂ additives do not alter the CH₄ oxidisation pathways, however, they reduce the amount of CH₄ available for reaction, causing delayed ignition. It is further shown that ignition always occurs in lean mixtures and at low scalar dissipation rates.
The second study is concerned with the modelling of a piloted CH₄/air turbulent jet flame. A detailed assessment of several Probability Density Function (PDF), Conditional Scalar Dissipation Rate (CSDR) and Conditional Velocity (CV) submodels is first performed. The results of two β-PDF-based implementations are then presented. The two realisations differ by the modelling of the CSDR. Homogeneous (inconsistent) and inhomogeneous (consistent) closures are considered. It is shown that the levels of all reactive scalars, including minor intermediates and radicals, are better predicted when the effects of inhomogeneity are included in the modelling of the CSDR.
The two following studies are focused on the consistent modelling of a lifted H₂/N₂ turbulent jet flame issuing into a vitiated coflow. Two approaches are followed to model the PDF. In the first, a presumed β-distribution is assumed, whereas in the second, the Presumed Mapping Function (PMF) approach is employed. Fully consistent CV and CSDR closures based on the β-PDF and the PMF-PDF are employed. The homogeneous versions of the CSDR closures are also considered in order to assess the effect of the spurious sources which stem from the inconsistent modelling of mixing. The flame response is analysed over a narrow range of coflow temperatures (Tc). The stabilisation mechanism is determined from the analysis of the transport budgets in mixture fraction and physical spaces, and the history of radical build-up ahead of the stabilisation height. The β-PDF realisations indicate that the flame is stabilised by autoignition irrespective of the value of Tc. On the other hand, the PMF realisations reveal that the stabilisation mechanism is susceptible to Tc. Autoignition remains the controlling stabilisation mechanism for sufficiently high Tc. However, as Tc is decreased, stabilisation is achieved by means of premixed flame propagation. The analysis of the spurious sources reveals that their effect is small but non-negligible, most notably within the flame zone. Further, the assessment of several H₂ oxidation mechanisms show that the flame is very sensitive to chemical kinetics.
In the last study, a DCMC method is proposed for the treatment of fluctuations in non-premixed and partially premixed turbulent combustion. The classical CMC theory is extended by introducing a normalised Progress Variable (PV) as a second conditioning variable beside the mixture fraction. The unburnt and burnt states involved in the normalisation of the PV are specified such that they are mixture fraction-dependent. A transport equation for the normalised PV is first obtained. The doubly-conditional species, enthalpy and temperature transport equations are then derived using the decomposition approach and the primary closure hypothesis is applied. Submodels for the doubly-conditioned unclosed terms which arise from the derivation of DCMC are proposed. As a preliminary analysis, the governing equations are simplified for homogeneous turbulence and a parametric assessment is performed by varying the strain rate levels in mixture fraction and PV spaces.
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Santos, Ângelo Emanuel Neves dos. "Design and simulation of a smart bottle with fill-level sensing based on oxide TFT technology." Master's thesis, 2016. http://hdl.handle.net/10362/19593.
Full textAbstract:
Packaging is an important element responsible for brand growth and one of the main rea-sons for producers to gain competitive advantages through technological innovation. In this re-gard, the aim of this work is to design a fully autonomous electronic system for a smart bottle packaging, being integrated in a European project named ROLL-OUT. The desired application for the smart bottle is to act as a fill-level sensor system in order to determine the liquid content level that exists inside an opaque bottle, so the consumer can exactly know the remaining quantity of the product inside.
An in-house amorphous indium–gallium–zinc oxide thin-film transistor (a-IGZO TFT) model, previously developed, was used for circuit designing purposes. This model was based in an artificial neural network (ANN) equivalent circuit approach.
Taking into account that only n-type oxide TFTs were used, plenty of electronic building-blocks have been designed: clock generator, non-overlapping phase generator, a capacitance-to-voltage converter and a comparator. As it was demonstrated by electrical simulations, it has been achieved good functionality for each block, having a final system with a power dissipation of 2.3 mW (VDD=10 V) not considering the clock generator. Four printed circuit boards (PCBs) have been also designed in order to help in the testing phase.
Mask layouts were already designed and are currently in fabrication, foreseeing a suc-cessful circuit fabrication, and a major step towards the design and integration of complex trans-ducer systems using oxide TFTs technology.