Дисертації: "Confinement model"

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Hill, Maxwell D. "Confinement tuning of a 0-D plasma dynamics model." Thesis, Georgia Institute of Technology, 2016. http://hdl.handle.net/1853/55057.

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Анотація:

Investigations of tokamak dynamics, especially as they relate to the challenge of burn control, require an accurate representation of energy and particle confinement times. While the ITER-98 scaling law represents a correlation of data from a wide range of tokamaks, confinement scaling laws will need to be fine-tuned to specific operational features of specific tokamaks in the future. A methodology for developing, by regression analysis, tokamak- and configuration-specific confinement tuning models is presented and applied to DIII-D as an illustration. It is shown that inclusion of tuning parameters in the confinement models can significantly enhance the agreement between simulated and experimental temperatures relative to simulations in which only the ITER-98 scaling law is used. These confinement tuning parameters can also be used to represent the effects of various heating sources and other plasma operating parameters on overall plasma performance and may be used in future studies to inform the selection of plasma configurations that are more robust against power excursions.

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Wood, Toby. "The solar tachocline : a self-consistent model of magnetic confinement." Thesis, University of Cambridge, 2011. https://www.repository.cam.ac.uk/handle/1810/230114.

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Анотація:

In this dissertation we consider the dynamics of the solar interior, with particular focus on angular momentum balance and magnetic field confinement within the tachocline. In Part I we review current knowledge of the Sun's rotation. We summarise the main mechanisms by which angular momentum is transported within the Sun, and discuss the difficulties in reconciling the observed uniform rotation of the radiative interior with purely hydrodynamical theories. Following Gough & McIntyre (1998) we conclude that a global-scale interior magnetic field provides the most plausible explanation for the observed uniform rotation, provided that it is confined within the tachocline. We discuss potential mechanisms for magnetic field confinement, assuming that the field has a roughly axial-dipolar structure. In particular, we argue that the field is confined, in high latitudes, by a laminar downwelling flow driven by turbulence in the tachocline and convection zone above. In Part II we describe how the magnetic confinement picture is affected by the presence of compositional stratification in the 'helium settling layer' below the convection zone. We use scaling arguments to estimate the rate at which the settling layer forms, and verify our predictions with a simple numerical model. We discuss the implications for lithium depletion in the convection zone. In Part III we present numerical results showing how the Sun's interior magnetic field can be confined, in the polar regions, while maintaining uniform rotation within the radiative envelope. These results come from solving the full, nonlinear equations numerically. We also show how these results can be understood in terms of a reduced, analytical model that is asymptotically valid in the parameter regime of relevance to the solar tachocline. In Part IV we discuss how our high-latitude model can be extended to a global model of magnetic confinement within the tachocline.

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Papastergiou, Panagiotis. "A confinement model for concrete wrapped of pretensioned with frp." Thesis, University of Sheffield, 2010. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.527213.

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Gersberg, Paul. "Confinement and driving effects on continuous and discrete model interfaces." Thesis, Bordeaux, 2020. http://www.theses.fr/2020BORD0084.

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Анотація:

Cette thèse examine les propriétés de l’interface entre deux phases dans un système de phases séparées. Nous regardons comment les effets de taille finies modifient les propriétés statistiques de ces interfaces,en particulier comment la dépendance de l’énergie libre par rapport à la taille du système donne lieu à des interactions de Casimir critique à longue portée proche du point critique. Souvent, les interfaces sont décrites par des modèles simplifiés ou coarse-grained dont les seuls degrés de libertés ont les hauteurs de l’interface. Nous rappelons comment les propriétés statiques et dynamiques de ces interfaces sont retrouvées à partir de modèles microscopiques de spins et de la théorie statistique des champs. Nous étudions ensuite les effets de taille finie pour les interfaces continues comme le modèle Edwards-Wilkinson ou discrètes comme le modèle Solid-On-Solid,et discutons leur pertinence dans le cadre de l’effet Casimir critique. Dans la seconde partie de la thèse, nous examinons des modèles d’interfaces sous écoulement possédant des états stationnaires hors-équilibre. Nous développons ces équations dans le cadre du modèle C d’une interface,ayant un état stationnaire hors-équilibre lorsque soumis à un écoulement uniforme. L’état stationnaire hors-équilibre résultant exhibe des propriétés retrouvées dans les expériences sur des colloïdes sous cisaillement ,notamment la suppression des fluctuations de la hauteur de l’interface et une augmentation de la longueur de corrélation des fluctuations. Finalement,nous proposons un nouveau modèle pour des interfaces uni-dimensionnelles qui est une modification du modèle Solid-on-Solid contenant un terme supplémentaire d’entropie, dont la correspondance à des systèmes physiques reste à être trouvée
This thesis examines the properties of the interface between two phases in phase separated systems. We are interested in how finite size effects modify the statistical properties of these interfaces, in particular how the dependence of the free energy on the system size gives rise to long range critical Casimir forces close to thecritical point. Often the interfaces in phase separated systems are described by simplified or coarsegrained models whose only degrees of freedom are the interface height. We review how the statics and dynamics of these interface models can be derived from microscopic spin models and statistical field theories. We then examine finite size effects for continuous interface models such as the Edwards Wilkinson model and discrete models such as the Solid-On-Solid model and discuss their relevance to the critical Casimir effect. In the second part of the thesis we examine models of driven interfaces which have nonequilibrium steady states. We develop a model C type model of an interface which shows a nonequlibrium steady state even with constant driving. The resulting nonequlibrium steady state shows properties seen in experiments on sheared colloidal systems, notably the suppression of height fluctuations but an increase in the fluctuations’correlation length. Finally we propose a new model for one dimensional interfaces which is a modification of the solid on-solid model and containing an extra entropic term ,whose correspondance with physical systems is yet to be found

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Mackura, Mark. "Nano-confinement Effects of Crystalline Walls on the Glass Transition of a Model Polymer." University of Akron / OhioLINK, 2013. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=akron1366815752.

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Vu, Xuan Dung. "Vulnérabilité des dalles en béton sous impact : caractérisation, modélisation et validation." Thesis, Grenoble, 2013. http://www.theses.fr/2013GRENI028/document.

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Le béton est un matériau dont le comportement est complexe, notamment dans le cas de sollicitations extrêmes. L’objectif de cette thèse est de caractériser expérimentalement le comportement du béton lorsque celui-ci est soumis à des sollicitations générées par un impact (compression confinée et traction dynamique) ; et de développer un outil numérique robuste permettant de modéliser son comportement de manière fiable. Dans la partie expérimentale, on a étudié des échantillons de béton provenant du centre de VTT (Centre de recherche technique en Finlande). Dans un premier temps, des essais statiques de compression triaxiale dont le confinement varie de 0 MPa (compression simple) à 600 MPa ont été réalisés. On observe que, sous l’effet de confinement la rigidité du béton devient plus importante à cause de la réduction de la porosité. Par conséquent, la résistance maximale au cisaillement du béton est augmentée. La présence d’eau joue un rôle important lorsque le degré de saturation est élevé et le béton est soumis à un fort confinement. Au delà d’un certain seuil de confinement, la résistance maximale au cisaillement diminue avec l’augmentation de la teneur en eau. L’eau influence également le comportement volumique du béton. Lorsque tous les pores libres du béton sont fermés sous l’effet de la compaction, la faible compressibilité de l’eau s’oppose à la déformation du béton, de sorte que le béton humide est moins déformé que le béton sec pour une même contrainte moyenne. Le deuxième volet du programme expérimental concerne des essais de traction dynamique à différentes vitesses de chargement, et à différents états d’humidité du béton. Les résultats obtenus montrent que la résistance en traction du béton C50 peut augmenter jusqu’à 5 fois par rapport à sa résistance statique pour une vitesse de déformation de l’ordre de 100 s-1. Dans la partie numérique, on s’intéresse à développer le modèle de comportement du béton PRM couplé (Pontiroli-Rouquand-Mazars) capable de prédire le comportement du béton sous impact. Ce modèle repose sur un couplage entre un modèle d’endommagement capable de décrire des mécanismes de dégradation et de fissuration du béton à faible confinement et un modèle de plasticité permettant de simuler le comportement du béton sous très fort confinement. L’identification du modèle a été réalisée avec les résultats des essais expérimentaux. L’amélioration du modèle, notamment sur le modèle de plasticité, porte sur trois points principaux : prise en compte de l’effet de la contrainte déviatoire dans le calcul de la contrainte moyenne ; de l’effet de l’eau avec la loi poro-mécanique au lieu de la loi des mélanges ; amélioration de la variable de couplage entre le modèle d’endommagment et le modèle élastoplastique avec une prise en compte de l’angle de Lode. Ces améliorations ont ensuite été validées par une confrontation des résultats numériques obtenus et des essais de type impact qui démontrent la fiabilité de la prédiction du modèle. Le modèle amélioré est capable de reproduire le comportement du béton sous différents trajets de chargement et à différents niveaux de confinement tout en tenant compte du degré de saturation du béton
Concrete is a material whose behavior is complex, especially in cases of extreme loads. The objective of this thesis is to carry out an experimental characterization of the behavior of concrete under impact-generated stresses (confined compression and dynamic traction) and to develop a robust numerical tool to reliably model this behavior. In the experimental part, we have studied concrete samples from the VTT center (Technical Research Center of Finland). At first, quasi-static triaxial compressions with the confinement varies from 0 MPa (unconfined compression test) to 600 MPa were realized. The stiffness of the concrete increases with confinement pressure because of the reduction of porosity. Therefore, the maximum shear strength of the concrete is increased. The presence of water plays an important role when the degree of saturation is high and the concrete is subjected to high confinement pressure. Beyond a certain level of confinement pressure, the maximum shear strength of concrete decreases with increasing water content. The effect of water also influences the volumic behavior of concrete. When all free pores are closed as a result of compaction, the low compressibility of the water prevents the deformation of the concrete, whereby the wet concrete is less deformed than the dry concrete for the same mean stress. The second part of the experimental program concerns dynamic tensile tests at different loading velocities, and different moisture conditions of concrete. The results show that the tensile strength of concrete C50 may increase up to 5 times compared to its static strength for a strain rate of about 100 s-1. In the numerical part, we are interested in improving an existing constitutive coupled model of concrete behavior called PRM (Pontiroli-Rouquand-Mazars) to predict the concrete behavior under impact. This model is based on a coupling between a damage model which is able to describe the degradation mechanisms and cracking of the concrete at weak confinement pressure and a plasticity model which allows to reproduce the concrete behavior under strong confinement pressure. The identification of the model was done using the results of experimental tests. The improvement of this model, especially the plasticity part, focuses on three main points : taking into account the effect of the deviatoric stress in the calculation of the mean stress; better accounting for the effect of water using poromechanical law instead of mixing law, improvement of the coupling variable between the damage model and the elastoplastic model with consideration of the Lode angle. These improvements were then validated by comparing numerical results and impact tests. The improved model is capable of reproducing the behavior of concrete under different loading paths and at different levels of confinement pressure while taking into account the degree of saturation of concrete

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Mejia, Franco Maria Juliana. "Evaluation of Pond/Wetland/Vegetative Filter System to Treat Beef Manure Pile and Outdoor Confinement Area Runoff." Thesis, Université d'Ottawa / University of Ottawa, 2018. http://hdl.handle.net/10393/38554.

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Regulations with respect to the storage and handling of animal waste by livestock operations state that no person shall keep animals in a permanent confinement area unless there is a nutrient management strategy. Various studies indicate that constructed wetlands and vegetative filters are effective add-on technologies to supplement the treatment provided by conventional sedimentation pond systems in livestock operations. Seven months of data from a Pond/Wetland/Vegetative Filter system receiving cattle feedlot runoff were used to i) evaluate its efficiency removing organic matter, solids and nutrients from water, (ii) quantify constructed wetland kinetic removal rates described by the P-C-k model and examine the impact of temperature, (iii) evaluate and compare the performance of a two types of vegetative filter systems at different hydraulic loading rates; and (iv) recommend an optimum management option with design loading for beef producers. Results indicate that the effect of isolated rain events on the performance of the wetland showed to be contingent on the intensity of the event, former humidity conditions of the feedlot and the hydraulic capacity of the wetland. This experiment suggests that even relatively small VFSs or short FPs can markedly improve quality of runoff from livestock operations, and that it is possible to achieve significant mass and concentration removals if they are properly operated and maintained in conjunction with a pre-treatment system. The Pond/Wetland/Vegetative Filter system was effective at reducing Chemical Oxygen Demand COD (+92%), Total Phosphorus (+93%), Orthophosphate as P (+91%), Total Inorganic Nitrogen (+96%), Ammonia as N (+97%) and Nitrate as N (+82%) from manure and exercise yard runoff, providing a cost-effective treatment option for beef producers.

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Socié, Adrien. "Modélisation chimio-mécanique de la fissuration de matériaux cimentaires : vieillissement et tenue des enceintes de confinement des centrales nucléaires." Thesis, Montpellier, 2019. http://www.theses.fr/2019MONTS102.

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L'Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire (IRSN) s'intéresse à l'étude des réactions de gonflement interne, dont les Réactions Sulfatiques, et à leur impact sur l'évolution des propriétés du matériau cimentaire. Les Réactions Sulfatiques sont caractérisées par la précipitation de l'ettringite, dans les pores du matériau durci entraînant des gonflements locaux et une fissuration par déformations différentiées. Les fissures créées constituent alors le lieu privilégié de la précipitation d'ettringite et accélèrent le transport des espèces chimiques au sein du milieu poreux. La modification locale des phénomènes de transport induit une accélération de la dégradation du matériau.Ce travail de thèse modélise à l'échelle mésoscopique d'une collection de granulats, le gonflement du béton par les Réactions Sulfatiques et la cinétique de dégradation. Un modèle chimio-mécanique basé sur une description du transport réactif (diffusion d'espèces et réactions chimiques) et mécanique (Modèle de Zones Cohésives) dans un milieu poreux fissuré est proposé et résolu à l'aide d'un couplage étagé générique.Les paramètres chimiques et mécaniques initiaux sont estimés par un calcul d'hydratation et d'homogénéisation analytique.La modélisation chimio-mécanique tridimensionnelle est validée de façon modulaire et appliquée aux Réactions Sulfatiques Externe et Interne. Les effets de la composition du béton et des conditions environnementales chimiques sur la cinétique d'expansion et le faciès de rupture sont étudiés. Les applications mettent en évidence l'influence des granulats et des fissures dans la répartition spatiale inhomogène des zones de précipitation de l'ettringite et les contraintes de gonflement associées
The French "Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire" (IRSN) conducts researches on the impact of internal swellings reactions on concrete, such as Sulfate Reactions. Such reactions are characterized by the precipitation of ettringite which induces swellings and cracks by differential strain. These cracks are preferential location for ions diffusion and further ettringite precipitations.The aim of the study is to model the degradation of a mature material by ettringite pressure at the aggregate scale.A chemo-mechanical model based on a coupling between reactive transport (species diffusion and chemical reactions) and mechanics in cracked porous medium is developed and is solved with a generic staggered approach.The initial microstructure and poro-mechanical and diffusion parameters are estimated by hydration computing and analytical homogenization.The coupled chemo-mechanical model is validated and then applied to Sulfate External and Internal Attack.The impact of the concrete composition and the chemical environments on the swelling kinetics and crack path is taken into account. Furthermore, our simulations highlight the influences of inclusions and cracks on the inhomogeneous spatial distribution of precipitation areas of ettringite and associated swelling stress

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Wang, Jin. "Modeling of concrete dehydration and multhiphase transfer in nuclear containment concrete wall during loss of cooling accident." Thesis, Toulouse 3, 2016. http://www.theses.fr/2016TOU30098/document.

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Les centrales nucléaires jouent un rôle important au niveau mondial dans la production d'électricité aujourd'hui. Dans l'histoire humaine, deux accidents tragiques ont déjà eu lieu, à Tchernobyl et Fukushima, provoquant des fuites des matières radioactives. Pour éviter ce genre d'accident dans la future, la construction en béton prend un rôle important en tant que matériau de construction de confinement qui est la dernière barrière pour isoler la matière radioactive de l'environnement. La compréhension des transferts dans le béton dans des circonstances graves, en particulier à étudier le comportement du béton sous haute température jusqu'à 200°C. Dans la première partie, un modèle de déshydratation a été appliqué dans le modèle thermo-hygro. Le modèle thermo-hygro a ensuite été mis en oeuvre pour simuler une maquette dont les résultats expérimentaux sont disponibles dans la littérature, sans tenir compte des comportements mécaniques. Enfin, des études paramétrique ont été réalisées pour étudier l'influence de certains paramètres. Le modèle à ensuite été appliqué à des structures sous vitesse de chauffage différente, et le modèle à ensuite été appliqué à des structure sous rythme de chauffage différents et celles avec des épaisseurs différentes pour comparer les profiles de température et de pression de gaz à travers de la mur
Nuclear power plant now takes an important part in the world's electricity generation. In human history, there have already been two tragic accidents in Chernobyl and Fukushima causing severe radioactive matter leakage. To pre- vent this kind of accident from happening again, concrete structure plays an important role as material of containment building, which is the last barrier to isolate the radioactive matter from the environment. Hence, the transfer properties of concrete under severe circumstances, especially high tempera- ture, are important for this usage. This PhD thesis aims to investigate the behavior of the concrete under high temperature up to 200°C. In the first part, a dehydration model was proposed. The model consists of different dehydration sub-models for main hydrates in the cement paste. In the second part, the dehydration model was implemented in a thermo-hygral model. The thermo- hygral model was then used to simulate a mock-up for which experimental results are available in the literature, without considering the mechanical behaviors. At last, parametric studies were performed to investigate the influ- ence of some parameters, and the model was then applied to structures under different heating rates, and structures with different thicknesses to compare the temperature and gas pressure profiles across a wall

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Turgut, Can. "Prise en compte de la liaison acier béton dans le comportement d’éléments de structure en béton armé." Thesis, Paris 10, 2018. http://www.theses.fr/2018PA100170/document.

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Le comportement de l’interface acier-béton a une grande importance lorsque la fissuration des structures en béton armé est étudiée. Une approche par éléments finis a été proposée par (Torre-Casanova, 2013) et (Mang, 2016) pour représenter l'interface acier-béton dans les simulations de structures à grandes dimensions Le modèle proposé permet de calculer le glissement tangentiel entre l'acier et le béton. L’objectif de cette étude est d’améliorer ce modèle initial pour le rendre plus efficace et plus représentatif. Le document est découpé en trois parties : 1) Le modèle initial de liaison est évalué. Puis amélioré tant en chargement monotone qu’alterné. Le nouveau modèle est validé par plusieurs applications numériques. 2) L'effet de confinement est implémenté dans le modèle de liaison acier-béton. L'effet sur le comportement structural du confinement actif est étudié en utilisant le nouveau modèle. A partir des simulations proposées, il est montré, par l’utilisation du nouveau modèle, que l’effet de confinement actif peut jouer un rôle sur les comportements monotone que cyclique. 3) L'effet goujon est étudié avec le nouveau modèle liaison acier-béton. Deux campagnes expérimentales différentes sont simulées avec différents modelés de renforts (1D barre et poutre) et d’interface (liaison acier-béton et liaison parfaite). Les résultats montrent que le nouveau modèle de liaison acier-béton permet de mieux reproduire les résultats expérimentaux par rapport au modèle de liaison parfaite aux échelles globale et locale
In numerical applications of reinforced concrete structures, the steel-concrete interface behavior has a vital importance when the cracking properties are investigated. A finite element approach for the steel-concrete interface to be used in large-scale simulations was proposed by (Torre-Casanova, 2013) and (Mang, 2016). It enables to calculate the slip between the steel and concrete in the tangential direction of the interface element representation. The aim is here to improve the initial bond-slip model to be more efficient and more representative. The document is divided into three parts: 1) The existing bond-slip model is evaluated. The bond-slip model is then improved by considering transversal and irreversible bond behaviors under alternative loads. The new bond-slip model is validated with several numerical applications. 2) Confinement effect is implemented in the bond-slip model to capture the effect of external lateral pressure. According to the performed numerical applications, it is demonstrated how the active confinement can play a role, through the steel-concrete bond, during monotonic and cyclic loading cases. 3) Dowel action is finally investigated with the new bond-slip model. Two different experimental campaigns (Push-off tests and four-point bending tests) are reproduced with different reinforcement (1D truss and beam) and interface (new bonds-slip and perfect bond) models. The results show that the proposed simulation strategy including the bond slip model enables to reproduce experimental results by predicting global (force-displacement relation) and local behaviors (crack properties) of the reinforced concrete structures under shear loading better than the perfect bond assumption which is commonly used in the industrial applications

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Moharrami, Gargari Mohammadreza. "Development of Novel Computational Simulation Tools to Capture the Hysteretic Response and Failure of Reinforced Concrete Structures under Seismic Loads." Diss., Virginia Tech, 2016. http://hdl.handle.net/10919/71864.

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Reinforced concrete (RC) structures constitute a significant portion of the building inventory in earthquake-prone regions of the United States. Accurate analysis tools are necessary to allow the quantitative assessment of the performance and safety offered by RC structures. Currently available analytical approaches are not deemed adequate, because they either rely on overly simplified models or are restricted to monotonic loading. The present study is aimed to establish analytical tools for the accurate simulation of RC structures under earthquake loads. The tools are also applicable to the simulation of reinforced masonry (RM) structures. A new material model is formulated for concrete under multiaxial, cyclic loading conditions. An elastoplastic formulation, with a non-associative flow rule to capture compression-dominated response, is combined with a rotating smeared-crack model to capture the damage associated with tensile cracking. The proposed model resolves issues which characterize existing concrete material laws. Specifically, the newly proposed formulation accurately describes the crack opening/closing behavior and the effect of confinement on the strength and ductility under compressive stress states. The model formulation is validated with analyses both at the material level and at the component level. Parametric analyses on RC columns subjected to quasi-static cyclic loading are presented to demonstrate the need to regularize the softening laws due to the spurious mesh size effect and the importance of accounting for the increased ductility in confined concrete. The impact of the shape of the yield surface on the results is also investigated. Subsequently, a three-dimensional analysis framework, based on the explicit finite element method, is presented for the simulation of RC and RM components under cyclic static and dynamic loading. The triaxial constitutive model for concrete is combined with a material model for reinforcing steel which can account for the material hysteretic response and for rupture due to low-cycle fatigue. The reinforcing steel bars are represented with geometrically nonlinear beam elements to explicitly account for buckling of the reinforcement. The strain penetration effect is also accounted for in the models. The modeling scheme is validated with the results of experimental static and dynamic tests on RC columns and RC/RM walls. The analyses are supplemented with a sensitivity study and with calibration guidelines for the proposed modeling scheme. Given the computational cost and complexity of three-dimensional finite element models in the simulation of shear-dominated structures, the development of a conceptually simpler and computationally more efficient method is also pursued. Specifically, the nonlinear truss analogy is employed to capture the response of shear-dominated RC columns and RM walls subjected to cyclic loading. A step-by-step procedure to establish the truss geometry is described. The uniaxial material laws for the concrete and masonry are calibrated to account for the contribution of aggregate interlock resistance across inclined shear cracks. Validation analyses are presented, for quasi-static and dynamic tests on RC columns and RM walls.
Ph. D.

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Arlt, Jan. "Experiments on Bose-Einstein condensation." Thesis, University of Oxford, 2000. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.326008.

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Tronko, Natalia. "Hamiltonian Perturbation Methods for Magnetically Confined Fusion Plasmas." Thesis, Aix-Marseille 2, 2010. http://www.theses.fr/2010AIX22088/document.

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Les effets auto-consistantes sont omniprésents dans les plasmas de fusion. Ils sont dus au fait que les équations de Maxwell qui décrivent l’évolution des champs électromagnétiques contiennent la densité de charge et de courant des particules.D’autre côté à son tour les trajectoires des particules sont influencés par les champs à travers les équations de mouvement ( où l’équation de Vlasov). Le résultat decette interaction auto-consistente se résume dans un effet cumulatif qui peut causer le déconfinement de plasma à l’intérieur d’une machine de fusion. Ce travail de thèse traite les problèmes liés à l’amélioration de confinement de plasma de fusion dans le cadre des approches hamiltonienne et lagrangien par le contrôle de transport turbulent et la création des barrières de transport. Les fluctuations auto-consistantes de champs électromagnétiques et de densités des particules sont à l’origine de l’apparition des instabilités de plasma qui sont à son tour liés aux phénomènes de transport. Dans la perspective de comprendre les mécanismes de la turbulence sousjacente,on considère ici l’application des méthodes hamiltoniennes pour des plasmasnon-collisionnelles
This thesis deals with dynamicla investigation of magnetically confined fusion plasmas by using Lagrangian and Hamilton formalisms. It consists of three parts. The first part is devoted to the investigation of barrier formation for the EXB drift model by means of the Hamiltonian control method. The strong magnetic field approach is relevant for magnetically confined fusion plasmas ; this is why at the first approximation one can consider the dynamics of particles driven by constant and uniform magnetic field. In this case only the electrostatic turbulence is taken into account. During this study the expressions for the control term (quadratic in perturbation amplitude) additive to the electrostatic potential, has been obtained. The effeciency of such a control for stopping turbulent diffusion has been shown analytically abd numerically. The second and the third parts of this thesis are devoted to study of self consistent phenomena in magnetized plasmas through the Maxwell-Vlasov model. In particular, the second part of this thesis treats the problem of the monumentum transport by derivation of its conservation law. the Euler-Poincare variational principle (with constrained variations) as well as Noether's theorem is apllied here. this derivation is realized in two cases : first, in electromagnetic turbulence case for the full Maxwell-Vlasov system, and then in electrostatic turbulence case for the gyrokinetic Maxwell-Vlasov system. Then the intrinsic mechanisms reponsible for the intrinsic plama rotation, that can give an important in plasma stabilization, are identified. The last part of this thesis deals with dynamicla reduction for the Maxwell-Vlaslov model. More particularly; the intrisic formulation for the guiding center model is derived. Here the term 'intrinsis" means that no fixed frame was used during its construction. Due to that not any problem related to the gyrogauge dependence of dynamics appears. The study of orbits of trapped particles is considered as one of the possible for illustration of the first step of such a dynamical reduction

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Zohrevand, Pedram. "Novel Hybrid Columns Made of Ultra-High Performance Concrete and Fiber Reinforced Polymers." FIU Digital Commons, 2012. http://digitalcommons.fiu.edu/etd/627.

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The application of advanced materials in infrastructure has grown rapidly in recent years mainly because of their potential to ease the construction, extend the service life, and improve the performance of structures. Ultra-high performance concrete (UHPC) is one such material considered as a novel alternative to conventional concrete. The material microstructure in UHPC is optimized to significantly improve its material properties including compressive and tensile strength, modulus of elasticity, durability, and damage tolerance. Fiber-reinforced polymer (FRP) composite is another novel construction material with excellent properties such as high strength-to-weight and stiffness-to-weight ratios and good corrosion resistance. Considering the exceptional properties of UHPC and FRP, many advantages can result from the combined application of these two advanced materials, which is the subject of this research. The confinement behavior of UHPC was studied for the first time in this research. The stress-strain behavior of a series of UHPC-filled fiber-reinforced polymer (FRP) tubes with different fiber types and thicknesses were tested under uniaxial compression. The FRP confinement was shown to significantly enhance both the ultimate strength and strain of UHPC. It was also shown that existing confinement models are incapable of predicting the behavior of FRP-confined UHPC. Therefore, new stress-strain models for FRP-confined UHPC were developed through an analytical study. In the other part of this research, a novel steel-free UHPC-filled FRP tube (UHPCFFT) column system was developed and its cyclic behavior was studied. The proposed steel-free UHPCFFT column showed much higher strength and stiffness, with a reasonable ductility, as compared to its conventional reinforced concrete (RC) counterpart. Using the results of the first phase of column tests, a second series of UHPCFFT columns were made and studied under pseudo-static loading to study the effect of column parameters on the cyclic behavior of UHPCFFT columns. Strong correlations were noted between the initial stiffness and the stiffness index, and between the moment capacity and the reinforcement index. Finally, a thorough analytical study was carried out to investigate the seismic response of the proposed steel-free UHPCFFT columns, which showed their superior earthquake resistance, as compared to their RC counterparts.

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Downing, Charles Andrew. "Quantum confinement in low-dimensional Dirac materials." Thesis, University of Exeter, 2015. http://hdl.handle.net/10871/17215.

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This thesis is devoted to quantum confinement effects in low-dimensional Dirac materials. We propose a variety of schemes in which massless Dirac fermions, which are notoriously diffcult to manipulate, can be trapped in a bound state. Primarily we appeal for the use of external electromagnetic fields. As a consequence of this endeavor, we find several interesting condensed matter analogues to effects from relativistic quantum mechanics, as well as entirely new effects and a possible novel state of matter. For example, in our study of the effective Coulomb interaction in one dimension, we demonstrate how atomic collapse may arise in carbon nanotubes or graphene nanoribbons, and describe the critical importance of the size of the band gap. Meanwhile, inspired by groundbreaking experiments investigating the effects of strain, we propose how to confine the elusive charge carriers in so-called velocity barriers, which arise due to a spatially inhomogeneous Fermi velocity triggered by a strained lattice. We also present a new and beautiful quasi-exactly solvable model of quantum mechanics, showing the possibilities for confinement in magnetic quantum dots are not as stringent as previously thought. We also reveal that Klein tunnelling is not as pernicious as widely believed, as we show bound states can arise from purely electrostatic means at the Dirac point energy. Finally, we show from an analytical solution to the quasi-relativistic two-body problem, how an exotic same-particle paring can occur and speculate on its implications if found in the laboratory.

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Petrolli, Vanni. "Confinement induced transition between wave-like cellular migration modes." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAY056.

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La capacité des cellules à générer spontanément de l'ordre a l’échelle supra cellulaire repose sur l'interaction de signaux mécaniques et biochimiques. Si le consensus général est que la signalisation chimique est le régulateur principal du comportement cellulaire, il est aujourd’hui bien établi que l'impact des facteurs mécaniques est primordial sur des processus fondamentaux de la physiologie cellulaire tel que la différenciation, la prolifération, la motilité et qu’une dérégulation des paramètres mécaniques du microenvironnement des cellules sont impliqués dans un grand nombre de pathologies allant du cancer aux myopathies. Dans ce contexte, plusieurs études ont récemment mis en évidence l'existence d’ondes mécaniques se propageant à l’échelle supra-cellulaire.Nous étudions dans le cadre de cette thèse l'origine de ces ondes de vitesse dans les tissus et discutons leur origine biologique. En pratique, nous confinons des monocouches de cellules épithéliales à des géométries quasi unidimensionnelles, pour forcer l'établissement presque omniprésent d'ondes au niveau tissulaire. En accordant la longueur des tissus, nous découvrons l'existence d'une transition de phase entre les oscillations globales et multi-nodales, et prouvons que dans ce dernier régime, longueur d'onde et période sont indépendantes de la longueur de confinement. Ces résultats démontrent que l’origine de ces oscillations est intrinsèque au système biologique, ce mécanisme apparait comme un candidat pertinent permettant aux cellules de mesurer avec précision des distances au niveau supra-cellulaire et potentiellement de structurer spatialement un tissu. Des simulations numériques basées sur un modèle de type Self-propelled Voronoi reproduisent la transition de phase que nous avons observé expérimentalement et aident à guider nos recherches sur l'origine de ces phénomènes ondulatoires et leur rôle potentiel dans l'apparition spontanée des follicules pileux dans les explants cutanés des souris
The ability of organisms to spontaneously generate order relies on the intricate interplay of mechanical and bio-chemical signals. If the general consensus is that chemical signaling governs the behavior of cells, an increasing amount of evidence points towards the impact of mechanical factors into differentiation, proliferation, motility and cancer progression. In this context, several studies recently highlighted the existence of long-range mechanical excitations (i.e. waves) at the supra-cellular level.Here, we investigate the origins of those velocity waves in tissues and their correlation with the presence of boundaries. Practically, we confine epithelial cell mono-layers to quasi-one dimensional geometries, to force the almost ubiquitous establishment of tissue-level waves. By tuning the length of the tissues, we uncover the existence of a phase transition between global and multi-nodal oscillations, and prove that in the latter regime, wavelength and period are independent of the confinement length. Together, these results demonstrate the intrinsic origin of tissue oscillations, which could provide cells with a mechanism to accurately measure distances at the supra-cellular level and ultimately lead to spatial patterning. Numerical simulations based on a Self-propelled Voronoi model reproduce the phase transition we measured experimentally and help in guiding our preliminary investigations on the origin of these wave-like phenomena, and their potential role for the spontaneous appearance of hair follicles in mouse skin explants

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Mukherjee, Bikramjit. "Interfacial debonding from a sandwiched elastomer layer." Diss., Virginia Tech, 2016. http://hdl.handle.net/10919/71464.

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The problem of a thin elastomeric layer confined between two stiff adherends arises in numerous applications such as microelectronics, bio-inspired adhesion and the manufacture of soft biomedical products. A common requirement is that the debonding of the elastomeric layer from the adherends be controlled to avoid undesirable failure modes. This level of control may necessitate understanding the collective role of the interfacial adhesion, material properties, part geometries, and loading conditions on the debonding. Analytical and numerical approaches using the finite element method and a cohesive zone model (CZM) for the interfacial debonding are used in this dissertation to delineate the role of the afore-mentioned parameters on the initiation and propagation of debonding for both rigid and non-rigid adherends. Extensively studied in the dissertation is the debonding of a semi-infinite relatively stiffer adherend from an elastomer layer with its other surface firmly bonded to a rigid base. The adherend is pulled upwards by applying normal displacements either on its entire unbonded surface or on the edge of its part overhanging from the elastomer layer. The adherend and the elastomeric layer materials are assumed to be linear elastic, homogeneous and isotropic and the elastomer is assumed to be incompressible. Viscoelasticity of the elastomer is considered in the first part of the work. Plane strain deformations of the system with a bilinear traction-separation (TS) relation in the CZM are analyzed. Two non-dimensional numbers, one related to the layer confinement and the other to the interfacial TS parameters, are found to determine if debonding initiates at interior points in addition to at corner points on the adherend/elastomer interface, and if adhesion-induced instability is exhibited. This work is extended to axisymmetric problems in which debonding can take place at both interfaces. Motivated by an industrial demolding problem, numerical experiments are conducted to derive insights into preferential debonding at one of the two interfaces, including for curved adherends. Results reported herein should help engineers design an elastomer layer sandwiched between two adherends for achieving desired failure characteristics.
Ph. D.

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Smith, Arlynn W. "Light confinement and hydrodynamic modeling of semiconductor structures by volumetric methods." Diss., Georgia Institute of Technology, 1992. http://hdl.handle.net/1853/13407.

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Riederer, Kevin Allen. "Assessment of confinement models for reinforced concrete columns subjected to seismic loading." Thesis, University of British Columbia, 2006. http://hdl.handle.net/2429/31503.

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Research conducted over the past several years has shown that factors such as axial load level and the amount and spacing of confinement steel influence the performance of reinforced concrete columns subjected to seismic loading. The aim of this research project was to investigate the performance of the current ACI 318 confining steel requirements and compare them to other codes and proposed models to determine their suitability for a performance based design equation for implementation in Chapter 21 of ACI 318. The investigation was performed by analyzing the results of multiple reverse-cyclic column tests presented in the UW/PEER Structural Performance Database. The condensed database used in this investigation consisted solely of columns which exhibited flexural failure and contained 145 rectangular and 50 circular columns. First, a scatter plot was used to compare the confining requirements of each model with the lateral drift observed for each column within the database. The plot showed the drift ratio achieved by the column test versus a ratio of lateral steel Ash provided over that which is required by ACI (Ash provided / Ash ACI)- A drift ratio of 2.5% was selected as the performance target for the evaluation. Columns were identified as those which satisfied the requirements of the model but failed the performance target ('unconservative') or those which failed the requirements of the model but satisfied the performance target ('conservative'). For each model, the percentage of columns falling into these classifications was calculated and compared. Two fragility curves were generated for each model which provided the probability of a column being classified as 'unconservative' or 'conservative' as a function of drift ratio. A third curve was a combination of the first two and provided insight as to the overall performance of the model. For both the rectangular and circular column evaluations, the ACI model was determined to be the least desirable of all models investigated. Based on the evaluation techniques developed, specific models were selected as recommended alternatives to the current ACI requirements. The recommended models minimize the potential of a column experiencing lateral strength degradation before reaching the prescribed lateral drift limit.
Applied Science, Faculty of
Civil Engineering, Department of
Graduate

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Sayer, Min-hee Shin. "Evolution of radial force balance and radial transport over L-H transition." Thesis, Georgia Institute of Technology, 2012. http://hdl.handle.net/1853/45911.

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Understanding of plasma confinement modes is an essential component in development of a fusion reactor. Plasma confinement directly relates to performance of a fusion reactor in terms of energy replacement time requirements on other design parameters. Although a variety of levels of confinement have been achieved under different operating conditions in tokamaks, tokamak confinement is generally identified as being either Low (L-mode--poor confinement) or High (H-mode--good confinement) In operation of a tokamak experiment, the plasma confinement condition generally changes from L-mode to H-mode over a few hundred milliseconds, sometimes quite sharply. Such a difference in transition period seems to be largely due to operating conditions of the plasma. Comparison of experimental data exhibits various distinctions between confinement modes. One noteworthy distinction between confinement modes is development of steep density and temperature gradients of electrons and ions in the plasma edge region of High confinement, H-modes, relative to Low-confinement, L-modes. The fundamental reason for the change for L-mode to H-mode is not understood. Previous studies have suggested i) the development of reduced diffusive transport coefficients that require a steepening of the gradients in a localized region in the edge plasma, the "transport barrier" in H-mode confinement ii) the radial force balance between pressure gradient forces and electromagnetic (radial electric field and VxB) forces require radial particle fluxes to satisfy a pinch-diffusion relation. A recent study suggests that the major difference between L-mode and H-mode are associated with the electromagnetic forces in the "pinch velocity" and the pressure gradient, not in the diffusion coefficients that multiplies the pressure gradient. The research will examine in detail the time evolution of the radial force balance and the particle and energy transport during the L-H transition. For the analysis, DIII-D shot #118897 is selected for transition between L- and H-mode confinements. Plasma conditions in L-mode, near the L-H transition and following the transition are selected for analysis of various parameter profiles. The initial analysis will be based on the four principal equations for plasma: particle balance, momentum balance, force balance and heat conduction. Based on these equations, specific equations have been derived: toroidal and radial momentum balances, diffusion coefficient, pinch velocity and heat conduction relation for calculation of parameters. The analysis of these equations, using the measured data, will establish how various terms in the radial force balance (radial electric field, VXB (electromagnetic) force, and pressure gradient) and the diffusive transport coefficients evolve over the confinement mode transition.

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Analytis, James. "Confinement and coherence : finite-sized models and disorder experiments on an organic superconductor." Thesis, University of Oxford, 2005. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.427904.

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Mazzolo, Alain. "Structure du vide dans le modele dielectrique de couleur : confinement et symetrie chirale." Paris 11, 1992. http://www.theses.fr/1992PA112208.

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On commence par decrire deux des plus importantes proprietes de la chromodynamique quantique (qcd): la brisure spontanee de la symetrie chirale dans le vide et le confinement des quarks a basse energie. On decrit alors quelques modeles effectifs importants pour la physique hadronique. En mettant le qcd sur reseau et en utilisant la methode de blocage des spins, on aboutit au lagrangien du modele dielectrique de couleur. Dans ce modele, on regarde la structure du vide pour la matiere uniforme de quarks. Pour cela on etend la formulation originale du modele dielectrique de couleur pour prendre en compte la symetrie chirale (par le biais du modele sigma-lineaire), et aussi pour inclure les orbites de dirac. A haute densite, ce modele decrit les deux transitions de phases attendues en qcd: le deconfinement des quarks et la restauration de la symetrie chirale. Finalement, on construit dans ce modele un meson lourd compose d'une paire quark anti-quark charmes, on etudie le confinement des quarks de valence et la polarisation du vide autour d'eux

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Varillon, Grégoire. "Non-modal hydrodynamic stability analysis of ablation flows relative to inertial confinement fusion." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLX106.

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Un écoulement d’ablation se forme lorsqu’un matériau dense est soudainement exposé à un flux énergétique intense. Une onde de choc se propage alors dans ce matériau, suivi d’un front d’ablation correspondant à la superposition d’un front thermique et de la tête d’une onde de détente. Leur forte stratification et leur caractère accéléré rendent les écoulements d’ablation particulièrement sensibles aux instabilités hydrodynamiques.On rencontre les écoulements d’ablation en fusion par confinement inertiel (FCI) où ils jouent un rôle majeur pour la compression d’une cible de fusion sphérique. Le succès de la FCI repose, entre autres, sur une compression suffisamment symétrique de la cible, ce qui requiert un contrôle des instabilités de front d’ablation. Cependant, la multiplicité des sources de perturbations rend difficile l’identification des défauts initiaux les plus dangereux pour la stabilité du front d’ablation.Pour répondre à cette question, ce travail propose une première analyse non-normale de stabilité linéaire d’un écoulement d’ablation radiative. Le modèle d’écoulement autosemblable utilisé prend en la compressibilité, l’instationnarité et la conduction de chaleur non-linéaire caractéristiques des écoulements d’ablation (Abeéguilé et al., 2006; Clarisse et al.,2018). Les perturbations initiales optimales sont identifiées pour différents horizons temporels et longueurs d’onde et caractérisées en fonction de leur nature (acoustique, entropie, vorticité, déformation des interfaces). Deux mécanismes de croissance optimales sont identifiés. Ils diffèrent notamment de l’instabilité de Richtmyer–Meshkov ablative. Ces perturbations optimales sont obtenues via une résolution itérative direct–adjoint. Le problème adjoint est formulé à partir du formalisme des multiplicateurs de Lagrange. Une attention particulière est donnée à l’inclusion des contraintes sur les conditions limites et les équations d’évolution pour les déformations dans le lagrangien. Ces travaux ouvrent la voie à une identification systématique des défauts initiaux dans l’ablateur des cibles FCI les plus dangereux vis-à-vis du processus d’implosion
Ablation waves form when a dense medium is suddenly exposed to a strong irradiation flux. A forerunning shock front propagates inside the dense medium, followed by an ablation front which corresponds to the superposition of the foot of a heat front and the leading edge of a rarefaction wave. Ablation waves are highly sensitive to hydrodynamic instabilities due to their strong stratification and inherent accelaration.Ablation waves arise during the implosion of inertial confinement fusion (ICF) targets, for which they are critical regarding the compression of a sphericalfusion target. Achieving ICF ignition requires a sufficiently symmetrical implosion, which is possible if ablation front instabilities are controlled. However, the identification of the most dangerous initial defect regarding ablation front stability is difficult due to the multiplicity of perturbation sources.To address this issue, we carried out the first non-modal linear stability analysis of a radiation driven ablation wave. We make use of a self-similar flowmodel that renders the compressibility, unsteadiness and nonlinear heat conduction proper to ablation flows (Abéguilé et al., 2006; Clarisse et al., 2018). Initial optimal perturbations are identified for various terminal times and wavelengths and characterized according to their nature (acoustic, entropic, vorticity or boundary deformation). Two distinct optimal growth mechanisms are identified. They notably differ from the ablative Richtmyer–Meshkov instability. Initial optimal perturbations are obtained by means of direct–adjoint iterations. The adjoint problem is derived from the Lagrange multipliers technique. Particular attention is drawn to constraints on boundary conditions and free surface evolution equations while building the Lagrange functional. This work paves the way to a systematic identification of the most dangerous initial defects in the ablator of ICF targets regarding the implosion process

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Frey, Marc. "Évolution quasi-linéaire d'un mode de déchirement : rôle de l'inertie, tendance à la saturation, diffusion thermique à travers l'îlot magnétique." Paris 11, 1985. http://www.theses.fr/1985PA112080.

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Dans cette thèse, on étudie le régime de croissance quasi-linéaire des modes magnétohydrodynamiques résistifs présents dans les plasmas confinés du type Tokamak. L’instabilité de déchirement, ou mode Tearing conduit çà l’apparition d’îlots magnétiques. On montre alors, le rôle que joue l’inertie sur la croissance du mode, la tendance à la saturation due à des effets non-linéaires, et les conséquences sur l’évolution de l’instabilité, d’un transport de chaleur à travers l’îlot magnétique
In this thesis, the quasi-linear growth of resistive magnetohy-drodynamic instabilities (Tearing modes) in confined plasmas is investigated. The Tearing mode leads to the formation of magnetic islands. We study the role of inertia in the growth of the island, the possibility of non-linear saturation, and the effects of heat flow through the magnetic island

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Rassem, Nadège. "Etude du guidage et du confinement de la lumière dans les guides optiques nanostructurés : application au filtrage spectral ultra-sélectif." Thesis, Aix-Marseille, 2017. http://www.theses.fr/2017AIXM0015.

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Un CRIGF (pour Cavity Resonator Integrated Grating Filter) est un filtre spectral nanophotonique présentant une bande passante étroite (inférieure au nanomètre) fonctionnant avec un faisceau relativement focalisé. Cette structure, introduite récemment (2010), est composée d'un réseau à résonance de mode guidé (ou réseau résonnant, ou encore réseau coupleur) inséré entre deux réseaux de Bragg. Les réseaux à résonance de mode guidé sont connus pour présenter dans leur spectre en réflexion (ou transmission) des pics très étroits, dus à l'excitation, via un ordre de diffraction, d'un mode guidé de la structure. Ce phénomène de résonance correspond à une anomalie de Wood. Mais leur majeure limitation reste leur très faible tolérance angulaire, et le CRIGF permet de lever ce problème.Dans la littérature, numériquement le CRIGF a été modélisée par la FDTD seulement avec d’importants temps de calculs. Nous avons utilisé la RCWA pour modéliser numériquement le CRIGF en apportant une possibilité de recherche des modes propres. Nous avons surtout montré grâce aux calculs que le comportement angulaire extraordinaire du CRIGF est très différent de celui des réseaux infinis. Nous avons prouvé grâce à la théorie des modes couplés étendue à quatre modes que cette large tolérance angulaire est due à l'existence d'un couplage additionnel qui n’existait pas dans les réseaux infinis. Grâce à une approche basée sur la cavité de Fabry-Pérot, nous avons confirmé que le CRIGF se comporte comme une cavité de Fabry-Pérot à pertes, ce qui nous a permis de définir des règles de conception simples comme le contrôle de la largeur spectrale et le repositionnement de la longueur d’onde de centrage
A CRIGF (Cavity Resonator Integrated Grating Filter) is a nanophotonic spectral filter with a narrow bandwidth (less than a nanometer) using a relatively focused beam. This structure, introduced recently (2010), is composed of a guided mode resonance grating filter (or resonant grating, or coupler grating) inserted between two Bragg gratings. Guided mode resonance gratings are known to exhibit very narrow peaks in their reflection spectrum (or transmission), due to the excitation of one guided mode of the structure via one diffraction order. This resonance phenomenon corresponds to an anomaly of Wood. But their major limitation remains their very low angular tolerance, and the CRIGF allows to overpass this problem.In literature, the numerical modeling of CRIGF was done only by FDTD with an important calculations time. We have used RCWA to model numerically the CRIGF by bringing a possibility of research of the eigen-modes. We have mainly shown thanks to calculations the extraordinary angular behavior of the CRIGF is very different from that of infinite gratings. We have proved thanks to the coupled modes theory extended to four modes that this large angular tolerance is due to an additional coupling that did not occur in infinite gratings.With an approach based on the Fabry-Perot cavity, we confirmed that the CRIGF behaves as a lossy Fabry-Perot cavity, which allowed us to define simple design rules such as the control of the spectral width and tuning the centering wavelength

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Zabiego, Maxime. "Stabilité des modes magnétiques dans les tokamaks." Aix-Marseille 1, 1994. http://www.theses.fr/1994AIX11029.

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L'objet de cette these est l'etude de la stabilite des modes magnetiques dans les tokamaks. Elle a pour toile de fond l'etude theorique de deux themes experimentaux: 1) la stabilisation des relaxations en dents de scie par une population supra-thermique; 2) la stabilite, en regime non-lineaire, des ilots magnetiques, impliques dans les problemes de turbulence magnetique (micro-dechirements) et dans les phenomenes de disruption (macro-dechirements). Un modele pour l'analyse de la stabilisation des dents de scie par une population supra-thermique est developpe. L'accent est mis sur les mecanismes lies a l'anisotropie de la distribution supra-thermique (contribution singuliere des particules marginalement circulantes). Ceux-ci sont pris en compte, dans le cadre d'experiences de stabilisation realisees dans tore supra avec un chauffage a la frequence cyclotronique ionique applique au centre de la decharge, sur la base d'une modelisation realiste de la fonction de distribution des ions supra-thermiques generes par un tel chauffage. Il ressort de cette analyse possedant le bon ordre de grandeur pour justifier la stabilisation observee que cette stabilisation est essentiellement portee par les ions supra-thermiques marginalement circulants. Concernant les ilots magnetiques, une synthese de leur stabilite non-lineaire en presence d'effets diamagnetiques est realisee, par une analyse cinetique incluant les mecanismes de transport lies a l'existence d'un fond turbulent au voisinage des ilots. Le diamagnetisme se revele destabilisant (resp. Stabilisant) pour des ilots moins (resp. Plus) larges qu'un rayon de larmor ionique. Le seuil d'excitation d'une micro-turbulence magnetique, ainsi que le niveau de saturation des ilots sont calcules. Ils s'averent modifies par la relaxation de la contrainte a-constant (cadre de travail usuel ou la structure radiale du mode est negligee dans la couche dans laquelle se developpe l'instabilite)

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Lafleur, Gaël. "Nouvelles architectures de composants photoniques par l'ingénierie du confinement électrique et optique." Thesis, Toulouse 3, 2016. http://www.theses.fr/2016TOU30263/document.

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Le confinement électrique et optique par oxydation des couches minces d'AlGaAs est une étape essentielle dans la réalisation des composants photoniques actifs et passifs dans la filière de matériaux GaAs. La recherche de performances ultimes sur ces composants nécessite une meilleure maîtrise du procédé d'oxydation ainsi qu'une meilleure connaissance des propriétés optiques de l'oxyde d'aluminium (AlOx). Dans cette perspective, j'ai d'abord réalisé une étude expérimentale de la vitesse d'oxydation des couches d'AlGaAs en fonction de la température du substrat, de la composition en gallium des couches étudiées, de la pression atmosphérique et de la géométrie des mesas considérés. Puis, j'ai établi un modèle anisotrope permettant une meilleure résolution spatiale et temporelle de la forme du front d'oxydation de l'AlAs. Enfin, j'ai exploité ce procédé pour réaliser des composants d'optique guidée notamment des micro-résonateurs puis réalisé des guides optiques à fente et caractérisé leurs performances optiques
Optical and electrical confinement using Al(Ga)As layer oxidation is a key milestone in the fabrication of active and passive GaAs-based photonic components. To optimize those devices, through the control of the optical and electrical confinements, a better modelling of oxidation process and a better understanding of optical properties of aluminum oxide (AlOx) is required. One part of this work is focusing on a throughout experimental study of AlGaAs oxidation kinetics, where I studied different important parameters such as wafer temperature, gallium composition, atmospheric pressure and mesa geometry. Then, I developed a new predictive model taking into account the process anisotropy, thus allowing a better temporal and spatial of AlAs oxidation front evolution. Finally, I could exploit this technological process to realize whispering gallery mode microdisks as well as slot optical waveguides, and I have characterized this latter photonic devices

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Olofsson, K. Erik J. "Nonaxisymmetric experimental modal analysis and control of resistive wall MHD in RFPs : System identification and feedback control for the reversed-field pinch." Doctoral thesis, KTH, Fusionsplasmafysik, 2012. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-94096.

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The reversed-field pinch (RFP) is a device for magnetic confinement of fusion plasmas. The main objective of fusion plasma research is to realise cost-effective thermonuclear fusion power plants. The RFP is highly unstable as can be explained by the theory of magnetohydrodynamics (MHD). Feed-back control technology appears to enable a robustly stable RFP operation. Experimental control and identification of nonaxisymmetric multimode MHD is pursued in this thesis. It is shown that nonparametric multivariate identification methods can be utilised to estimate MHD spectral characteristics from plant-friendly closed-loop operational input-output data. It is also shown that accurate tracking of the radial magnetic field boundary condition is experimentally possible in the RFP. These results appear generically useful as tools in both control and physics research in magnetic confinement fusion.

QC 20120508

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Nasr, Sabine. "Fluid and kinetic descriptions of the mutual interaction between tearing modes and thermal and energetic particles in tokamak plasmas." Thesis, Aix-Marseille, 2018. http://www.theses.fr/2018AIXM0544/document.

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La stabilité d’un mode de déchirement est analysée en présence d’un champ magnétique inhomogène en utilisant les approches fluide et gyrocinétique. On montre, avec un modèle fluide, que les modes à petites échelles caractérisés par un paramètre de stabilité négatif ($\Delta^\prime<0)) peuvent devenir instable par l’effet conjugué des gradient du champ magnétique et de la température. Le mécanisme est identifié comme étant du type interchange similaire à l’ETG toroidal. La résonance entre les différentes classes de particules et le mode est analysée à l’aide de la théorie gyrocinétique. On trouve que la courbure et l’inhomogénéité du champ magnétique modifient la stabilité du mode à travers les particules piégées. Ceci a été vérifié numériquement avec un code gyrocinétique (GKW) où la déstabilisation du type interchange est confirmée. Par ailleurs, l’effet des particules énergétiques est aussi analysé. Linéairement, on étudie le cas d’une fonction de distribution de particules énergétiques qui présente une anisotropie dans la température avec un modèle gyrocinétique. Non-linéairement, l’effet de l’évolution temporelle de la densité des particules énergétiques sur la croissance des îlots magnétiques est examinée avec un modèle fluide
The stability of collisionless tearing modes is analyzed in the presence of an inhomogeneous magnetic field in fluid and gyrokinetic theories. It is shown by means of a fluid model that small scale modes, characterized by a negative stability parameter ($\Delta^\prime<0), can be driven unstable due to a combination of the magnetic field and electron temperature gradients. The destabilization mechanism is identified as of the interchange type, similar to that for toroidal ETG modes. The resonant interaction between the mode and different classes of particles is studied in gyrokinetic theory. It is found that curvature and magnetic field inhomogeneity effectively change the mode stability through trapped particles. This is verified numerically with a gyrokinetic code (GKW) where the interchange-like destabilization is confirmed. Furthermore, the impact of a population of energetic particles is investigated. Linearly, using a gyrokinetic model, the particular case of energetic particle distribution presenting anisotropy in the temperature is taken into account. Non-linearly, the impact of the time evolution of the energetic particle density on the growth of magnetic islands is examined by means of a fluid model

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Brooks-Bartlett, M. E. "Numerical investigations of classical spin models : the impact of lattice geometry, confinement and long-range interactions." Thesis, University College London (University of London), 2015. http://discovery.ucl.ac.uk/1471485/.

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This thesis addresses the nature of magnetic phases and phase transitions in a number of classical spin systems in which the magnetic behaviour is governed by lattice geometry, the range of interactions and dimensional confinement. The work presented here is underpinned by the use of classical Monte Carlo methods incorporating both long-range exchange and dipolar contributions to the magnetic Hamiltonian. These numerical simulations are used not only to test the theoretical concepts presented in this thesis, but also as a means for arriving at a more detailed understanding of the results of previous experimental studies. Results are presented for a frustrated Ising model on a pyrochlore lattice (closely related to spin ice), along with studies of proximity effects in magnetic multilayers. The first of these systems reveal a previously unknown magnetic phase – a monopole crystal – which is shown to exist against a background spin liquid phase. The coexistence of these apparently mutually exclusive phases is shown to result from magnetic moment fragmentation. Studies of the proximity effect demonstrate the effects of magnetic induction at the interface between a single layer of a strong magnet and a thin layer of a weaker magnet. It is shown here that the transition temperature of both layers is enhanced by this interaction, with the effect in the stronger magnetic layer being a result of an increased effective thickness. Similar proximity effects are examined in the context of a magnetic trilayer exhibiting the exchange spring effect.

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Maloney, Soren E. "Acoustics and manufacture of Caribbean steelpans." Thesis, University of Cambridge, 2011. https://www.repository.cam.ac.uk/handle/1810/238665.

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The Caribbean steelpan is a pitched percussion instrument that originated in Trinidad and Tobago during the Second World War. Despite several research initiatives to improve the making of this relatively new instrument, several areas remain unaddressed. This thesis presents new approaches to help improve the making of the instrument. These approaches are situated in the production, vibration and material aspect of the steelpan. A novel sheet forming technology termed Incremental Sheet Forming (ISF) is applied to the production of miniature steelpan dishes. The thickness distribution in the wall of the ISF dishes is compared to the wall thickness distribution in a traditionally formed steelpan dish and a wheeled dish. Unlike traditional forming and wheeling, ISF produces stretching in only a portion of the walls of the formed dishes. Multi-pass ISF is used to extend the stretched zone but this extension is minimal. A break even analysis is also applied to investigate the fiscal viability of ISF application to the production of miniature and full size steelpan dishes. The application of ISF to steelpan making is found to be commercially profitable but could be jeopardised by the tuning stage of the steelpan making process. A preliminary study on the effect of impact on tone stability is conducted on a pair of notes on a fullsize steelpan and detuning is found more likely to occur by repeated impact of the note at its centre. Mode confinement in test-pans is also investigated. ISF is used to produce miniature test-pans with test-notes that are geometrically identical to notes on full size pans. It is possible to confine modes by varying the curvature of the bowl surrounding the test-note. The number of localised modes in the test-note increases as the radius of curvature of the surrounding bowl increases. The natural frequency of the first confined mode in the test-notes is sensitive to material springback in ISF and the mechanism of confinement appears to be due to the change in geometry that occurs between the flat test-note region and the bowl wall. This control of mode confinement may find use in future efforts to completely or partially automate the steelpan making process. Material damping and mechanical properties in low-carbon steel used to produce steelpans are researched. Damping and mechanical properties are extracted from low-carbon steel that is subjected to identical stages to the steelpan production process. Material damping trends suggest that an annealing temperature between 300°C and 400°C would be appropriate for the heat treatment of steelpans. Air-cooled and water-quenched low-carbon specimens exhibit comparable damping trends. Hardness increases in cold formed low-carbon specimens is attributed to strain hardening and not strain ageing. Investigation of damping trends and mechanical properties in ultra low bake-hardenable and interstitial-free steels reveals that a wider range of low-carbon steels may be suitable for steelpan making.

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Dudok, de Wit Thierry Dudok de Wit Thierry Dudok de Wit Thierry Dudok de Wit Thierry. "La décomposition en modes propres : une approche nouvelle pour caractériser le confinement du plasma dans un tokamak /." [S.l.] : [s.n.], 1993. http://library.epfl.ch/theses/?nr=1050.

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SALLES, FREDERIC. "Surete de fonctionnement des logiciels executifs a base de micronoyau : analyse des modes de defaillance et confinement des erreurs." Toulouse 3, 1999. http://www.theses.fr/1999TOU30039.

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L'utilisation de micronoyaux du commerce s'impose aujourd'hui dans le cadre de la conception de systemes, meme soumis a de fortes contraintes de surete de fonctionnement, comme une approche de plus en plus attractive. Les travaux presentes dans ce memoire ont pour objectif de proposer des reponses aux interrogations soulevees par cette nouvelle tendance. Nous developpons une methode d'evaluation et d'amelioration des proprietes de surete de fonctionnement d'un micronoyau du commerce. Tout d'abord, nous justifions la pertinence de l'injection de fautes pour la caracterisation des modes de defaillance d'un micronoyau. Nous presentons les lignes directrices qui ont conduit au developpement d'un outil d'evaluation par injection de fautes, pour l'aide a la conception de micronoyaux : mafalda. Par la suite, nous utilisons mafalda pour l'analyse du micronoyau commercial chorus/classix. A partir des lecons tirees de cette etude, nous proposons des recommandations pour ameliorer les proprietes de surete de fonctionnement du micronoyau, selon le point de vue du fournisseur et des developpeurs de systemes. Ensuite, nous developpons une approche novatrice de confinement des erreurs, d'origines externe et interne, pouvant affecter un micronoyau. La solution proposee s'appuie sur une modelisation du comportement attendu des classes fonctionnelles en absence de faute, a partir de laquelle il est possible de definir un ensemble de predicats. Nous appliquons cette approche aux classes de synchronisation et d'ordonnancement de taches. Pour mettre en uvre ces predicats, nous introduisons un mecanisme d'encapsulation original, base sur la notion de reflexivite. Ce concept est illustre sur le micronoyau chorus/classix. Enfin, nous utilisons mafalda pour evaluer de facon objective les benefices procures par les mecanismes d'encapsulation.

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Santos, Fernanda de Oliveira. "Modelo constitutivo incremental explícito para o concreto confinado baseado na teoria da plasticidade e dano." Universidade de São Paulo, 2018. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18134/tde-10072018-114442/.

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O confinamento de pilares de concreto por meio de camisas de aço ou compósitos possui uma função importante na preservação, recuperação e reforço de estruturas, pois proporciona aumento de resistência e ductilidade desses elementos estruturais. Porém, grande parte dos modelos existentes apresenta limitações na previsão do comportamento do concreto confinado, principalmente por serem dependentes do tipo de confinamento. Portanto, este trabalho apresenta um modelo para descrição do comportamento tensão-deformação do concreto submetido a qualquer tipo de confinamento uniforme, ativo ou passivo, e confinado com diferentes materiais confinantes - aço ou compósitos. O modelo constitutivo associa plasticidade e dano a fim de prever adequadamente a resistência, deformabilidade e redução de rigidez elástica do concreto confinado. O modelo é desenvolvido para um processo incremental explícito de implementação, permitindo, portanto, o seu desenvolvimento em qualquer tipo de planilha. Finalmente, o modelo foi validado por meio de um conjunto representativo de experimentos encontrados na literatura.
Confinement of concrete columns through steel or composites jackets has an important function in the preservation, recovery and strengthening of structures, because it provides increased strength and ductility of these structural elements. However, most of the existing models have limitations in the prediction of the behavior of confined concrete, mainly because they are dependent on the type of confinement. This work presents a model for the description of the stress-strain behavior of the concrete submitted to any type of uniform confinement, active or passive, and confined with different confinement materials, steel or composites. The constitutive model associates plasticity and damage in order to predict with accuracy the strength, ultimate strain and reduction of elastic stiffness of the confined concrete. The model is developed by an explicit incremental implementation process allowing, therefore, its development in any type of spreadsheet. Finally, the model was validated through a representative set of experiments found in the literature.

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Bazin, Maela. "Contrôle de l’émission spontanée de boîtes quantiques semiconductrices insérées dans des micro-structures à confinement optique originales." Grenoble, 2010. https://theses.hal.science/tel-00592414v1.

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Ce travail de thèse aborde le contrôle de l'émission spontanée d'émetteurs, ici des boîtes quantiques d'InAs, confinées via des microstructures originales: des fils photoniques GaAs et des micropiliers à miroirs de Bragg GaAs/AlAs. Ainsi, nous présentons une source de photons uniques de très haute efficacité à fil photonique. Les mesures de corrélation réalisées sur une boîte quantique unique insérée dans un fil photonique a permis de montrer la génération très propre et large bande de photons uniques. C'est l'optimisation de cette géométrie incluant un miroir original au pied du fil et la présence d'une pointe de forme conique à son extrémité, qui a permis d'obtenir une efficacité record de 70%. De plus, l'étude systématique de temps de vie de boîtes quantiques uniques montre la possibilité d'observer avec cette géométrie une forte inhibition de l'émission dans les modes non-guidés. La dernière partie de ce manuscrit met en évidence l'effet laser dans des micropiliers à modes de galerie. Ces modes de galerie présentent un comportement relativement stable en longueurs d'ondes ainsi qu'un affinement spectral se maintenant jusqu'à sept fois le seuil laser. Ce résultat confirme une meilleure stabilité thermique des micropiliers par rapport à la géométrie habituellement utilisée pour observer les modes de galerie: les microdisques
This study deals with the control of spontaneous emission, InAs quantum dot emitters, confined via original microstructures: GaAs photonic wires and micropillars with GaAs/AlAs Bragg mirrors. We present a higly efficient single-photon source based on a photonic wire. Correlation mesurements performed on a single quantum dot inserted in a photonic wire led to a pure and high broadband single-photon generation. The optimization of this geometry including an original mirror at the wire bottom and a taper at its top demonstrated a record efficiency of 70%. In addition, the systematic lifetime study of single quantum dots underlined the ability to observe a high inhibition of spontaneous emission in the leaky modes with this geometry. In the last part of this PhD Thesis, we show the laser effect in whispering gallery mode micropillars. Those modes have an almost stable behaviour in terms of wavelengh and a spectral narrowing maintained up to power corresponding to 7 times the laser threshold. This result confirms a better thermal stability of micropillars compared to microdisks, a geometry usually used to observe the whispering gallery modes

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Furlan, Alexandre Penteado. "Computational study of the effects of the confinement and the interacting solutes on the properties of the water-like models." reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS, 2017. http://hdl.handle.net/10183/156634.

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Apesar de sua familiaridade e simplicidade, a água apresenta um conjunto propriedades termodinâmicas, dinâmicas e estruturais que são ainda objeto de intensa pesquisa. O aumento da densidade com a temperatura, da difusão com a densidade, ou ainda do ordenamento com a temperatura são exemplos de alguns de seus comportamentos não usuais. Com a finalidade de melhor compreender tais propriedades inúmeras abordagens têm sido utilizadas, tais como o uso geometrias de confinamento, modelos simplificados ou até mesmo misturas. Dentre as geometrias confinantes frequentemente usadas, encontra-se, nanoporos, placas paralelas e meio porosos. Os meios porosos são formados por obstáculos fixos que impõem efeitos de volume excluído adicionais ao sistema. Já no caso de misturas quando elas ocorrem entre líquidos capazes de formar ligações de hidrogênio, o comportamento não usual da água dá origem a um conjunto ainda maior de propriedades anômalas. A mistura água-metanol por exemplo, é munida de um conjunto propriedades de excesso incapazes de serem descritas pelas teorias usuais. São alguns exemplos, o máximo no calor específico e o mínimo no volume e entalpia de excesso. Neste projeto de doutoramento, nós estudamos por simulações numericas o confinamento por meio poroso (desordem queched) e misturas de água com solutos interagentes. O primeiro estudo é realizado usando um modelo 2D tipo-água que é largamente conhecido na literatura. No segundo estágio, estamos a influência de solutos interagentes nas propriedades de modelos em rede e contínuos. Para o modelo em rede, nós desenvolvemos um modelo de soluto e posteriormente uma técnica capaz de simular misturas de modelos em rede a pressão constante. De posse desta técnica estudamos as propriedades de excesso da mistura.
Although the familiarity and simplicity, the water show a set of thermodynamic, dynamics and structural properties which are still subject to intense research. The increase of density as the temperature, of diffusion as the density, or even of ordering with the temperature are examples of some of its unusual behavior. In order to better understand these properties numerous approaches have been used, such as the use of confinement geometries, simplified models, or ever mixtures. Among the confinement geometries used, are those, nanopores, parallel plates and porous media. The porous media are formed by fixed obstacles that impose the additional excluded volume effects to the system. In the case of mixtures, when they occur between liquids able to form hydrogen-bonds, the unusual behavior of water give rise to a set even higher anomalous properties. The water-methanol mixture, for example, has a set of excess properties unable to be described by usual theories. Some examples are the maximum in the specific heat and minimum in excess volume and enthalpy. In this Ph.D. project, we study by numerical simulations, the confinement of water by porous media(or under quenched disorder) and the mixture of water with interacting solutes. The first study is performed using a 2D lattice model which is widely known in the literature. In a second stage, we study the influence of interacting solutes on the properties of lattice and continuous models. For the lattice model, we develop a solute model and a technique to simulate mixtures of lattice models at constant pressure. Using this technique, we study the excess properties of the mixture. For the continuous model we study the influence of a dimeric solute on the TMD of a water-like model and posteriorly we study the excess properties of this type of mixture.

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Du, Fengshuang. "Investigation of Nanopore Confinement Effects on Convective and Diffusive Multicomponent Multiphase Fluid Transport in Shale using In-House Simulation Models." Diss., Virginia Tech, 2020. http://hdl.handle.net/10919/100103.

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Extremely small pore size, low porosity, and ultra-low permeability are among the characteristics of shale rocks. In tight shale reservoirs, the nano-confinement effects that include large gas-oil capillary pressure and critical property shifts could alter the phase behaviors, thereby affecting the oil or gas production. In this research, two in-house simulation models, i.e., a compositionally extended black-oil model and a fully composition model are developed to examine the nano-pore confinement effects on convective and diffusive multicomponent multiphase fluid transport. Meanwhile, the effect of nano-confinement and rock intrinsic properties (porosity and tortuosity factor) on predicting effective diffusion coefficient are investigated. First, a previously developed compositionally extended black-oil simulation approach is modified, and extended, to include the effect of large gas-oil capillary pressure for modeling first contact miscible (FCM), and immiscible gas injection. The simulation methodology is applied to gas flooding in both high and very low permeability reservoirs. For a high permeability conventional reservoir, simulations use a five-spot pattern with different reservoir pressures to mimic both FCM and immiscible displacements. For a tight oil-rich reservoir, primary depletion and huff-n-puff gas injection are simulated including the effect of large gas-oil capillary pressure in flow and in flash calculation on recovery estimations. A dynamic gas-oil relative permeability correlation that accounts for the compositional changes owing to the produced gas injection is introduced and applied to correct for changes in interfacial tension (IFT), and its effect on oil recovery is examined. The results show that the simple modified black-oil approach can model well both immiscible and miscible floods, as long as the minimum miscibility pressure (MMP) is matched. It provides a fast and robust alternative for large-scale reservoir simulation with the purpose of flaring/venting reduction through reinjecting the produced gas into the reservoir for EOR. Molecular diffusion plays an important role in oil and gas migration in tight shale formations. However, there are insufficient reference data in the literature to specify the diffusion coefficients within porous media. Another objective of this research is to estimate the diffusion coefficients of shale gas, shale condensate, and shale oil at reservoir conditions with CO2 injection for EOR/EGR. The large nano-confinement effects including large gas-oil capillary pressure and critical property shifts could alter the phase behaviors. This study estimates the diffusivities of shale fluids in nanometer-scale shale rock from two perspectives: 1) examining the shift of diffusivity caused by nanopore confinement effects from phase change (phase composition and fluid property) perspective, and 2) calculating the effective diffusion coefficient in porous media by incorporating rock intrinsic properties (porosity and tortuosity factor). The tortuosity is obtained by using tortuosity-porosity relations as well as the measured tortuosity of shale from 3D imaging techniques. The results indicated that nano-confinement effects could affect the diffusion coefficient through altering the phase properties, such as phase compositions and densities. Compared to bulk phase diffusivity, the effective diffusion coefficient in porous shale rock is reduced by 102 to 104 times as porosity decreases from 0.1 to 0.03. Finally, a fully compositional model is developed, which enables us to process multi-component multi-phase fluid flow in shale nano-porous media. The validation results for primary depletion, water injection, and gas injection show a good match with the results of a commercial software (CMG, GEM). The nano-confinement effects (capillary pressure effect and critical property shifts) are incorporated in the flash calculation and flow equations, and their effects on Bakken oil production and Marcellus shale gas production are examined. The results show that including oil-gas capillary pressure effect could increase the oil production but decrease the gas production. Inclusion of critical property shift could increase the oil production but decrease the gas production very slightly. The effect of molecular diffusion on Bakken oil and Marcellus shale gas production are also examined. The effect of diffusion coefficient calculated by using Sigmund correlation is negligible on the production from both Bakken oil and Marcellus shale gas huff-n-puff. Noticeable increase in oil and gas production happens only after the diffusion coefficient is multiplied by 10 or 100 times.
Doctor of Philosophy
Shale reservoir is one type of unconventional reservoir and it has extremely small pore size, low porosity, and ultra-low permeability. In tight shale reservoirs, the pore size is in nanometer scale and the oil-gas capillary pressure reaches hundreds of psi. In addition, the critical properties (such as critical pressure and critical temperature) of hydrocarbon components will be altered in those nano-sized pores. In this research, two in-house reservoir simulation models, i.e., a compositionally extended black-oil model and a fully composition model are developed to examine the nano-pore confinement effects on convective and diffusive multicomponent multiphase fluid transport. The large nano-confinement effects (large gas-oil capillary pressure and critical property shifts) on oil or gas production behaviors will be investigated. Meanwhile, the nano-confinement effects and rock intrinsic properties (porosity and tortuosity factor) on predicting effective diffusion coefficient are also studied.

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Merghem, Kamel. "Etude de lasers à verrouillage de modes à semiconducteur pour les réseaux de télécommunications à très haut débit." Thesis, Lille 1, 2011. http://www.theses.fr/2011LIL10092/document.

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Ce travail de thèse porte sur l'étude des performances des lasers à base de bâtonnets quantiques en régime de verrouillage de modes passif dans différentes configurations: laser à deux sections (une section de gaine et une section à absorbant saturable) et laser autopulsant constitué d'une seule section de gain. Nous nous intéresserons tout particulièrement au bruit de phase et à la gigue temporelle des impulsions, caractéristiques limitantes pour les applications faible gigue telles que la récupération d'horloge tout-optique ou la génération de porteuses optiques micro-ondes et millimétriques. Une technique de stabilisation optique permettant de réduire cette gigue temporelle est mise en oeuvre dans ces travaux. Nous présentons également la génération d'impulsions sub-picosecondes à des fréquences de répétition supérieures à 300 GHz à l'aide de lasers autopulsants
This PhD thesis deals with the study of passive quantum-dash-based mode locked laser in different configurations: 2-section device (one gain section and one saturable absorber section) and self pulsating laser using a single section device.We have assessed in particular phase noise and timing jitter in optical pulses. The latter is very important for low jitter applications as ail optical clock recovery and millimeter wave generation. Stabilization technique based on optical feedback has been applied to reduce the timing jitter. Moreover, we present passive mode locked operation of a self-pulsating quantum dash Fabry-Perot laser diode at arepetition rate over 300 GHz

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Martinet, Quentin. "Étude des effets environnementaux sur les modes acoustiques confinés de nanoparticules par diffusion inélastique de la lumière." Thesis, Lyon, 2019. http://www.theses.fr/2019LYSE1152/document.

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Au cours des vingt dernières années, la diffusion inélastique de la lumière par les modes propres de vibration des nanoparticules, appelés modes de Lamb, s’est avérée être une méthode très efficace pour caractériser la taille et les propriétés mécaniques des nano-objets. La fréquence de résonance d’une nano-sphère, dans la gamme du gigahertz, est donnée, en première approximation, par le ratio de la vitesse acoustique du matériau massif et la taille du confinement. Les raffinements du modèle théorique permettent d’obtenir, à partir de ces modes de vibration, des informations essentielles sur la géométrie et l’environnement local des nano-objets. L’objectif de cette thèse est de sonder le domaine de validité du modèle de Lamb, d’analyser les différents impacts de l’environnement sur ces modes de vibration et de développer de nouvelles méthodes pour les mesurer. Plusieurs aspects de l’interaction avec le milieu extérieur peuvent ainsi être pris en considération selon le type de système étudié. D’une part, la délocalisation de l’onde acoustique dans le cas de systèmes cœur-coquille, qui est gouvernée par les impédances acoustiques respectives du cœur et de la coquille, et qui se traduit par un couplage mécanique. D’autre part, l’effet de masse inertielle induite par la présence de ligands organiques à la surface de la particule qui modifie la fréquence de résonance. La validité de ces deux approches est ainsi discutée en fonction de la configuration des objets considérés, puis ces modèles théoriques sont appliqués à des cas réels tels que des nanoparticules cœur-coquille et des nano-plaquettes de semi-conducteurs ou des agrégats métalliques colloïdaux. L’effet de masse inertielle s’avère non négligeable pour des objets de petites tailles et il est ainsi montré la faisabilité de réaliser des nano-balances ultra-sensibles capable de sonder l’environnement proche des nano-objets. Par ailleurs, dans le cas des agrégats d’or, cette approche permet de discuter les limites du modèle de Lamb, basé sur la théorie des milieux continus, sur des vibrations n’impliquant que six atomes. Ainsi, grâce à la spectroscopie Raman basses fréquences, il apparait que les résultats expérimentaux des vibrations de ces objets s’accordent à la fois avec l’approche des milieux continus en considérant l’effet de masse inertielle et aussi avec les calculs de dynamique moléculaire. Finalement, le développement expérimental d’un montage optique capable de mesurer ces modes Raman basses fréquences sur une particule unique en milieu liquide est présenté. Cette approche nécessite de localiser une particule en milieu liquide à l’aide de nano-pinces plasmoniques puis d’exalter le signal Raman basses fréquences en stimulant les modes de vibration par électrostriction. Les perspectives étant d’appliquer cette méthode à l’étude de la dynamique vibrationnelle de nano-objet unique tel que des virus ou des protéines
Over the past twenty years, inelastic light scattering by vibrational eigenmodes of nanoparticles, called Lamb modes, has proven to be an effective method for characterizing the size and mechanical properties of nano-objects. The resonant frequency of a nano-sphere, in the gigahertz range, is given, as a first approximation, by the ratio of the acoustic velocity of the bulk material and the size of confinement. The refinements of the theoretical model allow to obtain, from these eigenmodes, information on the shape and local environment of nano-objects.The objective of this thesis is to probe the domain of validity of the Lamb model, to analyze the different impacts of the environment on eigenmodes and to develop a new strategy to measure them. Several aspects of interaction with the external medium can be considered depending on the system studied. On the one hand, the delocalization of the acoustic wave in the case of core shell systems is ruled by the acoustic impedance of the core and the shell and leads to a mechanical coupling. On the other hand, the inertial mass effect induced by the presence of organic ligands on the surface of the particle modifies the resonant frequency. The validity of both approaches is discussed according to the configuration and these models are applied to real cases, such as semiconductor core shell nanoparticles and nanoplatelets, or gold colloidal clusters. The inertial mass effect is significant for small objects and it is shown the feasibility to realize ultra-sensitive nano-balance capable of probing the local environment of nano-objects. Furthermore, in the case of gold clusters, this approach makes it possible to discuss the limit of the Lamb model, based on continuum mechanics, to interpret vibrations involving only six atoms. Thanks to low frequency Raman spectroscopy, it appears that the experimental results are in good agreement with both the continuum mechanics approach, by considering the inertial mass effect, and also with density functional theory (DFT) calculations. Finally, the experimental development of an optical set-up capable of measuring low frequency Raman modes on a single nanoparticle in a liquid medium is presented. This technic requires to localize a nanoparticle in a liquid medium with plasmonic tweezers and to enhance the low frequency Raman signal by stimulating vibrational modes with electrostriction. The perspectives are to apply this method to the dynamical study of a single object such as viruses or proteins

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Bazin, Maela. "Contrôle de l'émission spontanée de boîtes quantiques semiconductrices insérées dans des micro-structures à confinement optique originales." Phd thesis, Université de Grenoble, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00592414.

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Ce travail de thèse aborde le contrôle de l'émission spontanée d'émetteurs, ici des boîtes quantiques d'InAs, confinées via des microstructures originales: des fils photoniques GaAs et des micropiliers à miroirs de Bragg GaAs/AlAs. Ainsi, nous présentons une source de photons uniques de très haute efficacité à fil photonique. Les mesures de corrélation réalisées sur une boîte quantique unique insérée dans un fil photonique a permis de montrer la génération très propre et large bande de photons uniques. C'est l'optimisation de cette géométrie incluant un miroir original au pied du fil et la présence d'une pointe de forme conique à son extrémité, qui a permis d'obtenir une efficacité record de 70%. De plus, l'étude systématique de temps de vie de boîtes quantiques uniques montre la possibilité d'observer avec cette géométrie une forte inhibition de l'émission dans les modes non-guidés. La dernière partie de ce manuscrit met en évidence l'effet laser dans des micropiliers à modes de galerie. Ces modes de galerie présentent un comportement relativement stable en longueurs d'ondes ainsi qu'un affinement spectral se maintenant jusqu'à sept fois le seuil laser. Ce résultat confirme une meilleure stabilité thermique des micropiliers par rapport à la géométrie habituellement utilisée pour observer les modes de galerie: les microdisques.

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Regan, Cyril. "Modéles réduits pour le transport de particules rapides dans le cadre de la fusion par confinement inertiel." Thesis, Bordeaux 1, 2010. http://www.theses.fr/2010BOR14138/document.

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Le transport de l'énergie dans le cadre du schéma d'allumage rapide pour la Fusion par Confinement Inertiel (FCI) se fait au moyen d'électrons relativistes ou d'ions rapides. Le transport des particules et le processus de dépôt d'énergie induisent une physique complexe dont la description détaillée requiert des calculs cinétiques multidimensionnels précis. Exigeant en ressources informatiques, ces modules de transport cinétiques sont peut compatibles avec les soucis d'efficacité des utilisateurs de codes hydrodynamiques.Un des enjeux actuels consiste à développer méthodes efficaces qui rendent compte des principales caractéristiques du processus de transport cinétique et qui soient suffisamment rapides pour être couplées à un calcul intégré d'assemblage de combustible et de combustion. J'ai étudié dans ce travail deux modèles de transport de particules chargées, qui tendent à répondre à ces besoins. Le premier modèle (Trumpet) est une extension à deux dimensions d'un modèle simplifié considérant un angle de diffusion moyen. Le second modèle (M1) est une simplification des équations de Fokker Planck basée sur une fermeture angulaire respectant le principe de minimisation d'entropie.Ces deux modèles ont été implémentés et intégrés dans le code hydrodynamique du CELIA (CHIC). Après avoir étudié les avantages et les limites de ces modèles, je les ai appliqué au calcul de dépôt d'ions énergétiques dans une cible compressée. Nous avons modélisé un diagnostic d'imagerie protonique d'une expérience de compression d'un cylindre par laser et analysé l'allumage d'une cible par des ions de deutérium tritium et de carbone accélérés au moyen d'impulsions ultra intense
The energy transport in the Fast Ignition scheme within the framework of Inertial Confinement Fusion (ICF) is done by means of energetic charged particles, relativistic electrons or fast ions. The particle transport and energy deposition process is rather complicated and its detailed description requires large scale kinetic multidimensional calculations. These codes are CPU time consuming and cannot be easily implemented in radiation hydrodynamic codes that describe the fuel assembly, resulting energy deposition and the combustion. Reduced methods are needed that account for the main features of the kinetic transport process and are sufficiently fast and efficient to be introduced directly in an hydrodynamic module. We have developed two reduced models of charged particles transport, suitable for integration in hydro-codes. The first model, called Trumpet, is a two-dimensional extension of a simplified 1D model for the average scattering angle. The second model called M1 is a simplification of the Fokker Planck equation, based one the angular closure respecting the minimum entropy principle. These two models have been integrated in the CELIA hydrodynamic code (CHIC). After considering the advantages and limitations of these models, we used them to calculate the ion energy deposition in a compressed target. We have modelled the protonic radiography of a cylindrical laser-driven impulsion, and analyse a new fast ignition scheme with fast deuterium tritium and carbon ions accelerated by laser

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Mapesa, Emmanuel Urandu. "Molecular dynamics of nanometric layers of glass formers in interaction with solid substrates." Doctoral thesis, Universitätsbibliothek Leipzig, 2014. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-155709.

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Broadband Dielectric Spectroscopy (BDS) in combination with a nanostructured electrode arrangement – which circumvents the conventional need to evaporate metal electrodes onto soft matter – is used to study the molecular dynamics of several glass forming materials confined in nanometric (> 5 nm) layers. Other complementary experimental tools employed in this work include spectroscopic vis-Ellipsometry (SE), AC-chip calorimetry (ACC), X-ray reflectrometry (XRR), Differential Scanning Calorimetry (DSC) and Atomic Force Microscopy (AFM). The latter is used to characterize the topography of the samples and to determine their thicknesses. Under the conditions of annealing samples (Tg + 50K) in high oil-free vacuum (10E-6 mbars) for at least 12 h and carrying out measurements in inert (dry nitrogen or argon) atmosphere, it is found for all studied thin layers that the structural relaxation, and hence the dynamic glass transition – in its mean relaxation times – remains within a margin ±3 K from the respective bulk behaviour. It is revealed, inter alia, that the one-dimensional confinement of thin films introduces restrictions on other (slower) molecular relaxation processes which manifest, depending on the specific system under investigation, as (i) an interruption of the end-to-end (normal mode) fluctuation of the chains, or (ii) a slowing down of the delta-relaxation when the system is cooled towards glass-formation. Furthermore, (iii) evidence is provided to show that the dimensionality of confinement plays a significant role in determining the resulting dynamics. A molecular understanding of these findings is given, and the discussion presented with respect to the on-going international debate about dynamics in confinement.

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Alchaar, Mohanad. "Confinement et transfert de charges dans les systèmes îlots Au/AlN et îlots graphène/SiC." Thesis, Toulouse 3, 2020. http://www.theses.fr/2020TOU30287.

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L'étude du confinement et du transfert de charges au sein de nano-objets métalliques déposés sur un substrat isolant constitue un enjeu majeur d'un point de vue scientifique et technologique. Un tel système pourrait servir de réservoir d'électrons en vue d'étudier le transfert dans un fil moléculaire. Durant cette thèse, la technique utilisée est la microscopie à force atomique en mode non contact (NC-AFM) fonctionnant sous ultra vide (UHV) et couplée à la sonde de Kelvin (KPFM), permettant la mesure et le transfert des charges électriques. Le substrat isolant utilisé dans cette thèse est le nitrure d'aluminium AlN(0001) élaboré par épitaxie par jets moléculaires (EJM). Une première étude de croissance de 4 métaux (Mg, In, Ag et Au) par EJM a mis en évidence l'importance primordiale de la surface AlN(0001) sur les modes de croissance. Cette étude a permis de montrer que seul l'or déposé sur la surface AlN(0001) reconstruite (2×2)-Nad donnait lieu à une croissance bidimensionnelle (2D) avec formation de nano-îlots de une monocouche d'épaisseur. L'analyse d'images NC-AFM à résolution atomique obtenues à 5K, couplée à des calculs DFT montre que la stabilisation des nano-îlots d'or est due à la formation de liaison chimique entre l'or et la surface AlN(0001). Ces nano-îlots d'or 2D sur AlN(0001) ont pu être chargé positivement ou négativement lors d'expériences NC-AFM : la signature caractéristique de la charge est observée lors de spectroscopies DELTA f(V), avec le décalage du potentiel CPD lié à la charge injectée. Le suivi temporel du potentiel Kelvin sur un îlot chargé permet de mesurer un temps de décroissance de plusieurs jours, signe que le substrat AlN est un très bon isolant. Afin de comprendre le mécanisme de charge de ces îlots métalliques par NC-AFM, ces expériences de charges ont été reproduites sur des nanocristaux d'or de 20 nm d'épaisseur déposés sur une couche isolante de SiO2 thermique. Un modèle analytique couplé à des simulations numériques a permis de montrer que l'injection de charge se fait par émission de champ entre la pointe et l'îlot métallique. Ces calculs montrent qu'il est possible de contrôler à l'électron prêt la quantité de charge injectée dans un îlot métallique. La dernière partie de cette thèse est consacrée à la mesure par NC-AFM/KPFM de la hauteur de trois types de graphène (ZLG, EMLG et QFMLG) et deux îlots de graphène. L'étude est faite sur deux types d'échantillons : des nano-îlots de graphène élaborés par CVD sur un substrat de 6H-SiC(0001) et des couches de graphène obtenues par sublimation à haute température de 6H-SiC(0001), avec un taux de couverture d'environ une demi monocouche. L'analyse des images NC-AFM a permis de déterminer la hauteur de la couche tampon (ZLG) égale à 2.62 Å, de la couche de graphène épitaxiée sur la couche tampon (EMLG), égale à 4.09 Å, ainsi que d'une bicouche de graphène égale à 6.86 Å. La hauteur d'un îlot de graphène sur SiC est de 6.28 ± 0.52 Å et un îlot de graphène sur ZLG est caractérisé par une hauteur de 3.69 ± 0.11 Å
The study of confinement and charge transfer within metallic nano-objects deposited on an insulating substrate is a major challenge from a scientific and technological viewpoint. Such a system could serve as a reservoir of electrons to study the transfer in a molecular wire. During this thesis, the technique used is non-contact atomic force microscopy (NC-AFM) connected under ultra-high vacuum (UHV) and coupled to the Kelvin probe (KPFM), allowing the measurement and transfer of electric charges. The insulating substrate used in this thesis is aluminum nitride AlN (0001) prepared by molecular beam epitaxy (MBE). A first growth study of four metals (Mg, In, Ag and Au) by MBE has highlighted the fundamental importance of the AIN (0001) surface on the growth modes. This study showed that only the gold deposited on the AlN (0001) (2×2)-Nad reconstructed surface gave rise to two-dimensional (2D) growth with the formation of nano-islands a thick monolayer. The analysis of NC-AFM images at atomic resolution obtained at 5K, coupled with DFT calculations, shows that the stabilization of the gold nano-islands are due to the formation of a chemical bond between the gold and the AlN surface (0001). These 2D gold nano-islands on AlN (0001) could have been positively or negatively charged during NC-AFM experiments: the characteristic signature of the charge is observed during DELTA f(V) spectroscopies, with the offset of the CPD potential linked to the injected load. Time tracking of the Kelvin potential on a charged island makes it possible to measure a decay time of several days, a sign that the AlN substrate is a very good insulator. In order to understand the charge mechanism of these metallic islands by NC-AFM, these charge experiments were reproduced on 20 nm thick gold nanocrystals deposited on an insulating layer of thermal SiO2. An analytical model coupled with numerical simulations made it possible to show that the charge injection takes place by field emission between the tip and the metallic island. These calculations show that it is possible to control with ready electron the amount of charge injected into a metallic island. The last part of this thesis is devoted to the measurement by NC-AFM / KPFM of the height of three types of graphene (ZLG, EMLG and QFMLG) and two islands of graphene. The study is carried out on two types of samples: nano-islands of graphene grown by CVD on a 6H-SiC(0001) substrate and graphene layers obtained by high temperature sublimation of 6H-SiC(0001), with a half monolayer coverage rate. Analysis of the NC-AFM images made it possible to determine the height of the buffer layer (ZLG) equal to 2.62 Å, of the epitaxial layer graphene on the buffer layer (EMLG), equal to 4.09 Å, as well as a bilayer graphene equal to 6.86 Å. The height of an island of graphene on SiC is 6.28 ± 0.52 Å and an island of graphene on ZLG is characterized by a height of 3.69 ± 0.11 Å

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Storelli, Alexandre. "Étude du transport turbulent dans les plasmas du tokamak Tore Supra : observation des écoulements perpendiculaires stationnaires et du mode acoustique géodésique." Palaiseau, Ecole polytechnique, 2015. https://theses.hal.science/tel-01167913v2/document.

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Les tokamaks, machines toroïdales à confinement magnétique conçues pour porter un plasma aux conditions nécessaires à l'obtention de réactions de fusion, ont des performances limitées par le transport turbulent, dont les mécanismes ne sont pas tous élucidés. Les fluctuations turbulentes alimentent des écoulements macroscopiques, dits flots zonaux, dont le cisaillement réduit en retour le niveau de fluctuation. Des dispositifs de rétrodiffusion Doppler ont été installés sur Tore Supra (CEA Cadarache) et permettent de mesurer la vitesse perpendiculaire des fluctuations. Premièrement, il est montré que la vitesse moyenne est près de deux fois supérieure du côté externe du plasma que dans sa partie supérieure, au-delà des prédictions conventionnelles. Ces asymétries sont mises en perspective avec certains aspects de l'équilibre magnétique et des caractéristiques des fluctuations. Puis, les oscillations de la vitesse, attribuées à la branche des flots zonaux dite mode géodésique acoustique (GAM), ont été caractérisées dans des expériences où la collisionalité varie. Elles sont comparées aux prédictions théoriques et aux résultats d'une simulation avec le code gyrocinétique GYSELA, utilisant les profils expérimentaux d'équilibre. La fréquence du GAM dans l'expérience est plus faible que prédit, en particulier aux plus basses collisionalités. Les variations de son intensité, détectées avec la transformée de Hilbert-Huang, montrent des bouffées d'oscillations de distributions analogues entre expérience et simulation, et dont la durée pourrait être liée à son interaction non-linéaire avec la turbulence ainsi qu'au phénomène d'amortissement de continuum observé dans la simulation
Tokamaks are toroidal machines designed to magnetically confine plasma and to host reactions of nuclear fusion. Their performance is limited by turbulent transport, which precise mechanisms are not fully elucidated. Turbulent fluctuations cause the onset of macroscopic mean flows, in the direction perpendicular to both magnetic field and small radius, called zonal flows. Their shear is known to decrease both fluctuation level and transport. Diagnostics of Doppler backscattering have been installed on Tore Supra (CEA Cadarache). They could measure the perpendicular velocity of turbulent fluctuations in different zones of the plasma. First, it is shown that, on average, fluctuations flow twice as fast at the low field side of the machine than at its top. The difference, significantly higher than predicted by common models, is put in perspective with the properties of magnetic equilibrium and the behaviour of fluctuations. Then, variations of the velocity, due to the zonal flow branch called geodesic acoustic mode (GAM), are examined in a series of experiments where collisionality is varied. Those observations have been quantitatively compared with a gyrokinetic simulation with the code GYSELA, using the equilibrium profiles from the experiments. GAM frequency in experiments is lower than predicted, especially at low collisionalities. In addition, the instationarity of GAM has been characterized with the Hilbert-Huang transform. Burts of GAM oscillations have similar statistics between experiments and simulation and their duration could be related with the nonlinear interaction between the GAM and turbulence and with the continuum damping which is observed in the simulation

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Gacemi, Djamal Eddine. "Étude expérimentale et simulation des modes électromagnétiques se propageant sur des guides d’ondes métalliques de petites dimensions aux fréquences THz." Thesis, Paris 11, 2012. http://www.theses.fr/2012PA112413.

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Focaliser l’énergie optique en un petit spot de diamètre beaucoup plus petit que la limite de diffraction a longtemps été un sujet très intéressant en photonique. Dans le domaine Térahertz (avec une longueur d’onde de l’ordre de 300 µm) ce défi est particulièrement important pour répondre à l’intérêt croissant de l’imagerie haute résolution et de la spectroscopie des matériaux d’une taille inférieure à l’échelle submillimétrique de la longueur d’onde en espace libre. Dans ma thèse, j’ai étudié le confinement des ondes de surface aux fréquences THz sur des structures métalliques de dimensions sous longueur d’onde. J’ai expérimentalement mesuré le confinement du champ électrique et calculé la relation de dispersion du mode de surface sur une structure métallique déposée sur un substrat diélectrique de faible permittivité. Ces mesures sont obtenues à l’aide d’un banc de mesures THz guidé, développé pendant ma thèse. La mesure est faite en champ proche par une sonde électro-optique micrométrique, librement positionnable. Ces résultats expérimentaux sont complétés par des simulations numériques, obtenues par le logiciel de simulation par éléments finis, Comsol Multiphysics. Les résultats expérimentaux montrent un confinement de λ/20 du mode EM de surface sur une ligne métallique rectangulaire de petites dimensions
Focusing optical energy into a small spot diameter much smaller than the diffraction limit has long been a very interesting topic in photonics. In Terahertz (with a wavelength of about 300 microns) this challenge is particularly important to meet the growing interest in high-resolution imaging and spectroscopy of materials whose size is smaller than the wavelength in free space. In my thesis, I studied the confinement of surface waves at THz frequencies on metal structures with sub-wavelength dimensions . I experimentally measured the confinement of the electric field and calculated the dispersion relation of the surface mode on a metal structure deposited on a low permittivity dielectric substrate. These measurements are obtained using a guided-wave time domain spectroscopy set-up, developed during my PhD. The measurement is made by a near-field freely positionable electro-optical probe. These experimental results are supplemented by numerical simulations obtained by finite element analysis software Comsol Multiphysics. The experimental results show a confinement of λ/20 of the EM surface mode on a sub-wavelength dimension rectangular metal wire

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Leduc, Christian. "Modélisation de la condensation en film sur les parois d'une enceinte de réacteurs." Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015), 1995. http://www.theses.fr/1995GRE10157.

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Un code enceinte, utilise dans les analyses de surete des centrales nucleaires, doit pouvoir predire les evolutions de la pression et des concentrations en vapeur, air et hydrogene dans l'enceinte de confinement d'un reacteur a eau pressurisee en situation accidentelle. La condensation de la vapeur sur les parois froides est un facteur essentiel de ces evolutions. Nous proposons un modele de condensation en film en presence de gaz incondensables. L'ecoulement du film est considere laminaire. Trois approches differentes sont abordees pour modeliser les transferts dans les couches limites: utilisation de correlations globales dans lesquelles nous avons employe un nombre de grashof hybride exprimant que la convection est a la fois de nature thermique et massique. Calcul de la couche limite avec utilisation de lois de paroi pour un regime de convection forcee. Nous proposons des lois prenant en compte la vitesse d'aspiration de la couche limite due a la condensation, et l'influence de l'etat de surface du film (lisse ou ridee). Calcul de la couche limite avec un modele k-epsilon a bas nombre de reynolds pour un regime de convection naturelle. Ces modeles ont ete implantes dans le code de thermohydraulique 3d-trio-vf. Les coefficients de transfert de chaleur theoriques obtenus sont compares a ceux des resultats experimentaux

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Sallander, Eva. "Magnetohydrodynamic spectroscopy of magnetically confined plasmas." Doctoral thesis, Stockholm : Tekniska högsk, 2001. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-3139.

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Shrestha, Pooja. "Mechanism of substrate protein remodeling by molecular chaperones." University of Cincinnati / OhioLINK, 2013. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=ucin1378113185.

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Ivan, Michaela. "Résonateurs à haute fréquence à ondes de volume en réalisatin MEMS sur tranche silicium." Phd thesis, Université de Franche-Comté, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00803165.

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Le domaine des résonateurs MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) est aujourd'hui le siège de diverses compétitions entre les producteurs afin d'améliorer les performances en terme de miniaturisation, intégrabilité, coûts de production etc. Ce travail de thèse s'inscrit dans un projet global de développement de résonateurs MEMS à ondes de volume compatibles avec la technologie des circuits intégrées. L'objectif est de valider le principe d'excitation des ondes acoustiques de volume en extension-compression par voie électrostatique dans des substrats monocristallins et aussi d'explorer les possibilités offertes par ces modes pour le confinement de l'énergie acoustique, technique plus largement exploitée dans le domaine des résonateurs à quartz que dans celui des MEMS. En ce sens, une nouvelle structure mono-port en silicium, fixée sur un support en verre, a été étudiée et modélisée analytiquement en vue de son implémentation dans une chaine de fabrication. Les modèles originaux développés dans ce cadre nous ont permis d'estimer les paramètres électriques du circuit équivalent, les déplacements mécaniques statique et dynamique propres au fonctionnement de la structure, autant en mode vibratoire d'extension-compression qu'en mode de flexion. Une étude théorique bidimensionnelle basée sur l'évaluation des courbes de dispersion d'une plaque en silicium a été menée afin d'évaluer les moyens de piégeage de l'énergie au centre de la structure fonctionnant en mode de volume. Tout en exploitant les microtechniques disponibles au sein de la Centrale MIMENTO de l'Institut FEMTO-ST, plusieurs séries de résonateurs ont été fabriquées sur substrat silicium pleine plaque. La fréquence fondamentale de vibration se situe aux alentours de 10 MHz pour le mode d'extension compression et de 70 kHz pour le mode de flexion. On détaille la caractérisation par voie mécanique et électrique. L'intégration des dispositifs fonctionnant en mode de flexion en boucle d'oscillation à l'aide d'un montage à base de point Wien est démontrée ainsi qu'une application de type capteur gravimétrique.

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Brugnara, Andrea. "Contrôle cavitaire de la réactivité redox d'un ion métallique (Cu) dans un environnement biomimétique." Thesis, Paris 5, 2013. http://www.theses.fr/2013PA05P625/document.

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La molécule X6TMPA, constituée d’une unité TMPA (tris(2-pyridylméthyl)amine) greffée de façon covalente à trois des six unités aromatiques du calix[6]arène, permet de coordiner et stabiliser un ion cuivre (Cu+ et Cu2+) dans un environnement mononucléaire. Ces composés possèdent des propriétés uniques en chimie hôte-invité ainsi qu’en réactivité redox. De tels systèmes présentent cependant des limitations car : – le macrocycle et les complexes métalliques associés ne sont solubles qu’en milieu organique ; – le complexe cuivreux obtenu avec un tel macrocycle n’est réactif vis-à-vis de l’oxygène qu’à l’état solide. Le présent travail de thèse décrit les modifications introduites dans la structure du composé X6TMPA pour faire face à ces restrictions, détaillant ainsi les études conduites afin d’évaluer l’impact des modifications sur les propriétés des molécules résultantes. Le chapitre 2 présente la stratégie synthétique de « trifonctionnalisation » du grand col du macrocycle. Elle a été employée pour l’introduction de groupements hydrophiles, qui rendent le calix[6]arène et les complexes métalliques associés solubles en milieu aqueux. Des études de reconnaissance moléculaire en solution aqueuse ont été ainsi menées. Une propriété très remarquable en chimie hôte-invité est la forte affinité du complexe cuivrique pour l’anion fluorure en milieu aqueux. Le chapitre 3 présente la stratégie synthétique de « hexafonctionnalisation » du grand col du macrocycle. Elle a permis d’obtenir des composés qui ont été utilisés pour des applications telles que l’immobilisation sur surface et la réaction de monoclick. Le chapitre 4 présente la stratégie synthétique de « trifonctionnalisation » du petit col du macrocycle. Elle a permis d’obtenir des systèmes réactifs en solution, notamment un composé contenant trois unités phénol qui donne un radical stable à température ambiante ainsi qu’un composé contenant trois unités quinone dans lequel la cavité est devenue une unité redox-active. Ainsi, des études concernant les macrocycles et leurs complexes monométalliques à base de Zn2+, Cu+ et Cu2+ sont exposées et discutées
The X6TMPA molecule is composed by a tris(2-pyridylmethyl)amine (TMPA) cap covalently linked to the small rim of the calix[6]arene. This compound can coordinate and stabilize a Cu(I)/Cu(II) ion in a mononuclear environment. These compounds possess unique properties in host-guest and redox chemistry.This PhD thesis work describes some synthetic strategies employed in order to modify the scaffold of the macrocycle, either at the large or the small rim. Moreover, the studies conducted in order to evaluate the impact of each structural modification on the reactivity of the resulting system are detailed. Chapter 2 describes the “large rim tri-functionalization” strategy. It has been employed to introduce three hydrophilic moieties on the calix[6]arene unit. These groups enable the water-solubilization of the molecule, as well as the Cu(I)/Cu(II) monometallic complexes. For these systems, host-guest chemistry in aqueous media has been explored: a remarkable property is the high affinity of the cupric complex for fluoride anion. Chapter 3 describes the “large rim hexa-functionalization” strategy. The obtained compounds have been employed for novel applications, as surface functionalization or “monoclick” reaction. Chapter 4 describes the “small rim tri-functionalization” strategy. The obtained compounds are reactive in solution. A phenol-containing macrocycle, that gives a stable radical species at room temperature, and a quinone-containing macrocycle, in which the calix[6]arene moiety is a redox-active unit, are presented. Moreover, the reactivity of the monometallic complexes (Zinc, Copper) has been explored and discussed

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