L'étude expérimentale présentée dans ce mémoire a pour but d'améliorer la compréhension des processus d'atomisation du jet Diesel à haute pression d'injection (jusqu'à 100 MPa), en injection directe. En effet, la structure réelle du jet Diesel ainsi que les processus qui conduisent à son atomisation ne sont pas encore réellement connus. La variété des modèles rencontrés dans la littérature témoigne de cet état de fait. Cette méconnaissance résulte de la difficulté à diagnostiquer le jet Diesel, qui est particulièrement dense optiquement et dont les échelles caractéristiques de temps (»1 ms) et d'espace (»100 µm) sont réduites. Dans le cadre de ce travail de thèse, de nouveaux diagnostics basés sur le traitement d'images ont été développés pour analyser les phénomènes se produisant en champ proche (premiers millimètres du jet) et en champ lointain (spray formé au loin de l'injecteur). L'utilisation de différentes configurations tomographiques en imagerie défocalisée, couplées à un dispositif d'imagerie par transmission, permet d'observer, en champ proche, des poches cylindriques de cavitation réparties à proximité de l'interface. Un nouveau modèle de la structure interne du jet Diesel est ainsi proposé. Une analyse entropique reposant sur une série d'images sur lesquelles trois états physiques sont distingués (jet dense, phase liquide dispersée et phase gazeuse) permet la description de l'évolution d'une « surface d'atomisation primaire » le long du jet Diesel. Une analyse morphologique statistique de l'interface du jet permet une description du détachement ligamentaire du jet dense, en fonction du temps et de la pression d'injection. Un granulomètre a également été développé et appliqué à l'analyse du champ lointain. Ce granulomètre prend en compte les phénomènes de défaut de mise au point pour localiser spatialement les gouttes. Il autorise également une caractérisation morphologique des gouttes. L'application de ces diagnostics montre une diminution radiale des diamètres caractéristiques du spray présentant, par ailleurs, une faible dépendance à la pression d'injection et à l'instant de l'analyse, pendant la phase stationnaire de l'injection. En revanche, on observe une variation du comportement morphologique des gouttes dans le temps et avec la pression d'injection.

L'acier grade 91 serait un candidat approprié pour des éléments de structures du circuit secondaire et du générateur de vapeur des réacteurs nucléaires de génération IV. Leur durée de vie sera prolongée jusqu'à 60 ans. Cela nécessite de considérer les mécanismes actifs durant de très longs temps de fluage afin de proposer des prédictions de durées de vie plus fiable que de simples extrapolations. La striction est le mécanisme de ruine principal pour des durées de vie jusqu'à 160 kh à 500°C et 94 kh à 600°C. Une simulation de la striction tenant compte de l'adoucissement du matériau conduit à deux lois de bornes qui encadrent les durées de vie expérimentales d'un grand nombre d'aciers martensitiques revenus jusqu'à 200 kh à température 500-700°C. Des cavités intergranulaires observées en FEG-SEM à deux durées de vie longues affectent faiblement la vitesse de déformation. Une prédiction du développement des cavités permettrait d'extrapoler les durées de vie hors du domaine expérimental. Leur germination et croissance, supposées associées à la diffusion des lacunes, sont modélisées grâce à deux modèles classiques. Le premier tient compte d'une germination instantanée (Raj et Ashby) et le second d'une germination continue - Dyson. Le second, plus stable par rapport à ses paramètres que le premier, conduit à des prédictions des tailles finales de cavités en accord raisonnable avec les mesures en FEG-SEM. La vitesse de germination identifiée expérimentalement est requise dans ce modèle. La germination continue des cavités par diffusion est modélisée grâce au modèle classique de Raj. Ce modèle ne permet pas des prédictions de densité de cavités en accord avec les mesures, même en tenant compte de la germination aux interfaces matrice / précipités, observée au MEB-FEG et d'un facteur maximal de concentration de contrainte locale de 2. Ce dernier a été obtenu grâce à des calculs par éléments finis en déformations planes du fluage de microstructures simulées ou réelles, comprenant des points triples ou des précipités/phases de Laves. L'utilisation de la loi de germination de Dyson permet de proposer des prédictions au-delà de 200kh. La durée de vie prédite par le modèle de Riedel d'un essai à basse contrainte semble être en accord avec la durée expérimentale estimée de l'essai (toujours en cours) et actuellement en stade tertiaire, basée sur la fraction de la durée de vie habituellement consommée par le stade tertiaire.

Lors de cette étude, nous avons développé un code d'analyse rapide de l'écoulement méridien dans les turbomachines. Ce code est basé sur la résolution des équations dynamiques moyennées qui régissent l'écoulement interne stationnaire et non visqueux dans le repère relatif. On a utilisé une combinaison linaire des équations de quantité de mouvement selon les directions axiale et radiale pour éviter au terme source des équations de devenir singulier. Le modèle ainsi développé est particulièrement adapté au cas le plus général des machines de compression; à savoir, les machines mixtes. On a développé également les équations permettant, à l'aide de l'hypothèse d'un nombre infini d'aubages et en supposant l'écoulement axisymétrique, de calculer à la fois les forces d'aubages et la cinématique simplifiée de l'écoulement aube à aube. Celle-ci prend en compte les données géométriques fournies par les constructeurs ou les logiciels de conception globale. Cette dernière démarche assure une liaison très efficace dans le cadre de l'avant-projet des turbomachines où, dans une première approche d'optimisation, la géométrie des pales est introduite de manière très simple. Les résultats obtenus semblent très cohérents en débit nominal mais également en débit partiel comme le montrent les comparaisons qualitatives avec des résultats d'essais.

L'amélioration de la production du litchi et du manguier nécessite de mieux comprendre et simuler l'effet du stress hydrique, fréquent en situations réelles en champ, sur les échanges gazeux. Un état des lieux des connaissances actuelles autour du déterminisme du fonctionnement des stomates et de la photosynthèse a été dressé. Expérimentalement, la stratégie adoptée par le manguier et le litchi face au stress, puis l'effet du stress à long terme sur la capacité photosynthétique, ont été étudiés. Le manguier, plus vulnérable à la cavitation que le litchi, ferme ses stomates plus précocement. La capacité photosynthétique a diminué en relation avec de la photoprotection et une réduction de l'activité puit. Le pool d'azote foliaire n'a pas été atteint, mais la concentration surfacique en azote a augmenté chez le litchi. La transpiration du manguier a été simulée, sur la base d'un modèle hydraulique. Des pistes de modélisation empiriques de la capacité photosynthétique ont été proposées.

<p>The present study was conducted in order to assess a role of the SH2 domain-containing adapter protein SHB in development and cell differentiation.</p><p>Embryonic stem (ES) cells overexpressing SHB and SHB with an inactive SH2 domain (R522K-SHB) were obtained. Microarray analysis in the SHB clone revealed altered expression of genes connected with neural cell function. The R522K-SHB clone exhibited altered expression of several transcription factors related to development. ES cells were differentiated by forming aggregates named embryoid bodies (EBs). The morphology of EBs was altered in the R522K-SHB clones, which showed fewer cavities. Expression of endodermal markers was decreased in the R522K-SHB EBs. </p><p>To further investigate the role of SHB in differentiation, murine ES cell lines deficient for one (SHB+/-) or both SHB alleles (SHB-/-) were generated. SHB deficient clones increased the expression of mesendodermal and endodermal markers and decreased expression of two receptors, VEGFR2 and FGFR1, connected with blood vessel differentiation. Similarly, blood vessels showed an altered morphology in SHB+/- and SHB-/- EBs after VEGF stimulation. SHB-/- ES cells also formed fewer blood colonies than control ES cells.</p><p>Finally, the role of the SHB adapter protein in vivo was analyzed by generating a SHB deficient mouse (SHB-/-). SHB-/- animals are viable, fertile, but suffer from leukopenia and anemia. SHB-/- animals demonstrate an abnormal morphology of blood vessels in the liver and kidney. Breeding of SHB+/- animals revealed an abnormal segregation of the mutant allele with an increased number of SHB+/- animals and a decreased number of SHB-/- and SHB+/+animals. Backcross analysis of SHB+/- females with SHB+/+ males displayed an increased number of SHB+/- offspring already at the blastocyst level. Simultaneously, embryos from SHB+/- mothers show an increased malformation rate in comparison to embryos from SHB+/+ mothers.</p><p>In summary, the study suggests a role of SHB in reproduction and development and in mesodermal and endodermal specification. </p>

Understanding the mechanism of bubble-particle interactions plays a critical role in advancing flotation technology. In this study, submicron size bubbles with an average diameter less than 1 μm and a life time of at least several hours were generated using a novel hydrodynamic cavitation method. Effect of mechanical force and water chemistry on generation and stability of submicron size bubbles is investigated. With recent development in measuring zeta potential distributions of colloidal systems, interactions of bubbles and fine solid particles in various electrolyte, surfactant and frother solutions as well as in industrial process water were studied using the stable submicron size bubbles generated by hydrodynamic cavitation. The outcome of this study provides not only a better understanding of bubble-particle attachment mechanism and its role in flotation, but also a direct evidence of armour-coating of bubbles and enhanced bubble-particle interactions by in situ gas nucleation. / Chemical Engineering

The present study was conducted in order to assess a role of the SH2 domain-containing adapter protein SHB in development and cell differentiation. Embryonic stem (ES) cells overexpressing SHB and SHB with an inactive SH2 domain (R522K-SHB) were obtained. Microarray analysis in the SHB clone revealed altered expression of genes connected with neural cell function. The R522K-SHB clone exhibited altered expression of several transcription factors related to development. ES cells were differentiated by forming aggregates named embryoid bodies (EBs). The morphology of EBs was altered in the R522K-SHB clones, which showed fewer cavities. Expression of endodermal markers was decreased in the R522K-SHB EBs. To further investigate the role of SHB in differentiation, murine ES cell lines deficient for one (SHB+/-) or both SHB alleles (SHB-/-) were generated. SHB deficient clones increased the expression of mesendodermal and endodermal markers and decreased expression of two receptors, VEGFR2 and FGFR1, connected with blood vessel differentiation. Similarly, blood vessels showed an altered morphology in SHB+/- and SHB-/- EBs after VEGF stimulation. SHB-/- ES cells also formed fewer blood colonies than control ES cells. Finally, the role of the SHB adapter protein in vivo was analyzed by generating a SHB deficient mouse (SHB-/-). SHB-/- animals are viable, fertile, but suffer from leukopenia and anemia. SHB-/- animals demonstrate an abnormal morphology of blood vessels in the liver and kidney. Breeding of SHB+/- animals revealed an abnormal segregation of the mutant allele with an increased number of SHB+/- animals and a decreased number of SHB-/- and SHB+/+animals. Backcross analysis of SHB+/- females with SHB+/+ males displayed an increased number of SHB+/- offspring already at the blastocyst level. Simultaneously, embryos from SHB+/- mothers show an increased malformation rate in comparison to embryos from SHB+/+ mothers. In summary, the study suggests a role of SHB in reproduction and development and in mesodermal and endodermal specification.

Les aires de répartition des arbres pourraient être grandement affectées par le changement climatique. Les résultats d'analyses paléogéographiques ont montré que ces dernières se sont déjà déplacées avec les variations passées du climat. Ces études ont permis de déterminer la direction et la vitesse de migration des espèces, données utilisées actuellement pour générer des prédictions sur l'évolution de l'aire de répartition des espèces forestières en réponse au réchauffement du climat. Cependant, le contexte écologique dans lequel les arbres font face à ces changements est très différent par rapport aux changements climatiques passés : l'augmentation actuelle des températures est plus rapide, les surfaces susceptibles d'être colonisées sont occupées par des écosystèmes très différents et variés (forêts, surfaces agricoles, zones urbaines). Par conséquent, les arbres pourront-ils faire face à la rapidité des changements globaux actuels ? Auront-ils la capacité de migrer pour trouver des conditions plus favorables ou pourront-ils s'adapter et survivre à de nouvelles conditions environnementales ? Dans un premier temps, l'analyse de données historiques (plans d'aménagements de l'Office Nationale des Forêts et Inventaires Forestiers Espagnols) a permis de mettre en évidence des évènements de colonisation et d'extirpation et de quantifier la vitesse de migration de populations situées au cœur ou aux marges de leur aire de répartition. Une colonisation massive de Quercus ilex dans les dunes boisées atlantiques (limite Nord d'aire de répartition) a été mise en évidence au cours des 130 dernières années, confirmant les tendances prédites par les modèles. Cependant, les vitesses de colonisation de cette espèce restent bien inférieures aux déplacements de son bioclimat estimés à partir de modèles de niche. Les espèces localisées en limite Sud d'aire de répartition présentent des remontées altitudinales plus importantes que pour celles situées au cœur de leur aire. En conclusion, nos résultats montrent que les changements globaux ont déjà impactés la répartition des arbres malgré l'existence d'un décalage temporel entre les réponses migratoires des espèces forestières et le déplacement de leur bioclimat. Le stress hydrique est le facteur prépondérant pouvant expliquer le dépérissement des arbres dans un milieu dont la disponibilité en eau est limitée, notamment en marge chaude d'aire de répartition. Nous avons, par conséquent, étudié la résistance à la sécheresse et ses mécanismes chez les plusieurs espèces d'Angiospermes. Nos résultats montrent qu'un seuil de 90% d'embolie mène à des dommages physiologiques irréversibles de la plante et à la mort par déshydratation. Ce seuil est considérablement plus élevé que celui précédemment observé chez les conifères. L'étude du fonctionnement hydraulique d'espèces de chênes co-occurrentes nous a permis de montrer que la survie de Q. robur pourrait être menacée dans les forêts atlantiques dans un contexte de sécheresses de plus en plus intenses car il y subit des taux d'embolie native élevés. Au contraire, Q. ilex présente des taux d'embolie négligeables sur ce même site d'étude.Les vitesses réelles de migrations constituent des données empiriques essentielles qui nous renseignent sur les capacités migratoires effectives des arbres. Elles pourront être intégrées dans les modèles de répartition, tout comme les seuils d'embolie induisant la mort des arbres.

<p>In this dissertation work, the aim was to garner better mechanistic understanding of how shock wave lithotripsy (SWL) breaks stones in order to guide design improvements to a modern electromagnetic (EM) shock wave lithotripter. To accomplish this goal, experimental studies were carefully designed to isolate mechanisms of fragmentation, and models for wave propagation, fragmentation, and stone motion were developed. In the initial study, a representative EM lithotripter was characterized and tested for in vitro stone comminution efficiency at a variety of field positions and doses using phantom kidney stones of variable hardness, and in different fluid mediums to isolate the contribution of cavitation. Through parametric analysis of the acoustic field measurements alongside comminution results, a logarithmic correlation was determined between average peak pressure incident on the stone surface and comminution efficiency. It was also noted that for a given stone type, the correlations converged to an average peak pressure threshold for fragmentation, independent of fluid medium in use. The correlation of average peak pressure to efficacy supports the rationale for the acoustic lens modifications, which were pursued to simultaneously enhance beam width and optimize the pulse profile of the lithotripter shock wave (LSW) via in situ pulse superposition for improved stone fragmentation by stress waves and cavitation, respectively. In parallel, a numerical model for wave propagation was used to investigate the variations of critical parameters with changes in lens geometry. A consensus was reached on a new lens design based on high-speed imaging and stone comminution experiments against the original lens at a fixed acoustic energy setting. The results have demonstrated that the new lens has improved efficacy away from the focus, where stones may move due to respiration, fragmentation, acoustic radiation forces, or voluntary patient movements. Using traditional theory of brittle fragmentation and newfound understanding of average peak pressure correlation to stone comminution, the entire set of stone comminution data for lens comparison was modeled using a Weibull-style distribution function. This model linked both the average peak pressure and shock wave dose to efficacy, including their respective threshold parameters, and demonstrated correlation of coefficients to cavitation activity. Subsequently, this model was used in prediction of stone comminution efficiency from mimicked respiratory motions in vitro, which compared favorably to actual simulated motion studies using both the new and original lenses. Under a variety of mimicked respiratory motions, the new lens produced statistically higher stone comminution efficiency than the original lens. These results were confirmed in vivo in a swine model, where the new lens produced statistically higher stone comminution after 1,000 and 2,000 shocks. Finally, a mechanistic investigation into the effects of cavitation with the original lens was conducted using an integrated, self-focusing annular ring transducer specially designed for tandem pulse lithotripsy. It was found that cavitation and stone comminution efficiency are progressively enhanced by tandem pulsing as source energies of both the primary LSW and trailing pressure pulse increase, which suggests cavitation and stress waves act synergistically enhance the efficacy in kidney stone fragmentation.</p> / Dissertation

This thesis investigates the underlying causes of friction and ine ciency within an internal combustion engine, focusing on the ring-liner conjunction in the vicinity of the power-stroke top dead centre reversal. In such lubricated contacts, friction is the result of the interplay between numerous kinetics, with those at micro- and nano-scale interactions being signi cantly di erent than the ones at larger scales. A modi ed Elrod's cavitation algorithm is developed to determine the microscopic tribological characteristics of the piston ring-liner contact. Predicting lubricant tran- sient behaviour is critical when the inlet reversal leads to thin lms and inherent metal-to-metal interaction. The model clearly shows that cavitation at the trailing edge of the ring-liner contact generated pre-reversal, persists after reversal and pro- motes starvation and depletion of the oil lm. Hence, this will lead to boundary friction. A fractal based boundary friction model is developed for lightly loaded asperity con- tacts, separated by diminishing small lms, usually wetted by a layer of molecules adsorbed to the tips of the asperities. In nano-scale conjunctions, a lubricant layering e ect often takes place due to the smoothness of surfaces, which is governed by the surface and lubricant properties. A molecularly thin layer of lubricant molecules can adhere to the asperities, being the last barrier against direct surface contact. As a result, boundary friction (prevailing in such diminishing gaps) is actually determined by a combination of shearing of a thin adsorbed lm, adhesion of approaching as- perities and their plastic deformation. A model for physio-chemical hydrodynamic mechanism is successfully established, describing the formation of thin adsorbed lms between asperities. This model is e ectively integrated with separately devel- oped models that predict the adhesive and plastic contact of asperities.