Les travaux menés, depuis plusieurs années, au CORIA ont abouti à la construction d'un outil numérique (ARCHER) permettant la simulation numérique directe d'écoulements diphasiques et notamment l'atomisation d'un jet liquide à haute vitesse. Ce type de simulation permet de capturer les phénomènes d'atomisation au voisinage de l'injecteur difficilement caractérisables par les outils expérimentaux actuels. Ces simulations requièrent des conditions d'injection délicates à évaluer a priori car elles dépendent des caractéristiques de l'écoulement au sein de l'injecteur. Or, certains jets présentent une grande sensibilité à ces conditions d'injection. Dès lors, il est nécessaire de simuler l'écoulement au sein de l'injecteur afin d'appréhender la nature de cette sensibilité. L'utilisation d'un maillage cartésien par le code ARCHER conjuguée à la volonté de simuler le système d'atomisation dans son ensemble ont orienté ces travaux vers l'utilisation d'une méthode de frontière immergée. Ces travaux ont ainsi permis de reproduire des écoulements au sein d'injecteurs de forme quelconque tout en conservant le maillage cartésien d'origine, précieux tant pour l'efficacité du solveur que pour sa précision. Dans un premier temps, l'implantation dans le code ARCHER d'une méthode de frontière immergée a été réalisée et testée sur des configurations de canal et de conduite et de l'écoulement autour d'un cylindre. L'application de cette méthode a porté sur la simulation de l'écoulement au sein d'un injecteur triple disque mono-trou et a notamment permis de caractériser l'origine de l'écoulement secondaire formé dans l'orifice de décharge. Afin d'évoluer vers la construction d'un outil numérique capable de simuler le système d'atomisation dans son ensemble, un couplage entre la méthode de frontière immergée et la méthode Ghost fluid a été nécessaire. La version bi-dimensionnelle développée a été testée sur la relaxation d'une goutte posée sur une paroi. Cette version a permis de simuler des écoulements au sein de canaux à différents rapports de longueur sur diamètre et l'écoulement au sein d'une buse convergente. La simulation simultanée de l'écoulement interne et externe a permis de lier les fluctuations de vitesses des écoulements internes à la création de surface engendrée sur les écoulements externes.

Aufgrund einer komplexen Wechselwirkung mit Proteinen ist das Genom in einer Zelle ständig mechanischer Spannung und Torsion ausgesetzt. Daher ist es wichtig die Mechanik und die Dynamik von verdrillter DNA unter Spannung zu verstehen. Diese Situation wurde experimentell mittels einer sog. magnetischen Pinzette nachgestellt, indem sowohl Kraft als auch Drehmoment auf ein einzelnes DNA Molekül ausgeübt und gleichzeitig die mechanische Antwort des Polymers aufgezeichnet wurde. Als erstes Beispiel wurde der Übergang von linearer zu sog. plectonemischer DNA untersucht, d.h. die Absorption eines Teils der induzierten Verdrillung in einer superhelikalen Struktur. Eine abrupte Längenänderung am Anfang dieses Übergangs wurde bereits im Vorfeld publiziert. In der vorliegenden Arbeit wird gezeigt, dass diese abrupte DNA Verkürzung insbesondere von der Länge der DNA und der Ionenkonzentration der Lösung abhängt. Dieses Verhalten kann mittels eines Modells verstanden werden, in dem die Energie pro Verwringung der ersten Schlinge innerhalb der Superhelix größer ist als die aller nachfolgenden. Des Weiteren wurden DNA-DNA Wechselwirkungen in der Umgebung monovalenter Ionen durch die Analyse des Superspiralisierungsverhaltens einzelner DNA Moleküle bei konstanter Kraft charakterisiert. Solche Wechselwirkungen sind für die Kompaktierung des Genoms und die Regulation der Transkription wichtig. Oft wird DNA als gleichmäßig geladener Zylinder modelliert und ihre elektrostatischen Wechselwirkungen im Rahmen der Poisson-Boltzmann-Gleichung mit einem Ladungsanpassungsfaktor berechnet. Trotz erheblicher Anstrengung ist eine präzise Bestimmung dieses Parameters bisher nicht gelungen. Ein theoretisches Modell dieses Prozesses zeigte nun eine erstaunlich kleine effektive DNA Ladung von ~40% der nominalen Ladungsdichte. Abgesehen von Gleichgewichtsprozessen wurde auch die Dynamik eines Faltungsvorgangs von DNA untersucht. Spontane Branch Migration einer homologen Holliday-Struktur wurde genutzt, um die intramolekulare Reibung der DNA zu erforschen. Mittels einer magnetischen Pinzette wurde eine torsionslimitierte Holliday-Struktur gestreckt während die Längenfluktuationen der Zweige mit schneller Videomikroskopie bei ~3 kHz aufgezeichnet wurden. Einzelne diffusive Schritte der Basenpaare sollten auf einer sub-Millisekunden Zeitskala auftreten und viel kleiner als die Gesamtfluktuationen der DNA sein. Eine Analyse der spektralen Leistungsdichte der Längenfluktuationen ermöglicht eine eindeutige Beschreibung der Dynamik der Branch Migration. Die Holliday-Struktur wurde außerdem als nanomechanischer Linearversteller eingesetzt, um einen einzelnen fluoreszierenden Quantenpunkt durch ein exponentiell abfallendes evaneszentes Feld zu bewegen. Durch die Aufzeichnung der Emission des Quantenpunkts sowohl in dem evaneszenten Feld als auch unter gleichmäßiger Beleuchtung kann die Intensitätsverteilung des Anregungsfelds ohne weitere Dekonvolution bestimmt werden. Diese neue Technik ist von besonderem wissenschaftlichen Interesse, weil die Beschreibung dreidimensionaler inhomogener Beleuchtungsfelder eine große Herausforderung in der modernen Mikroskopie darstellt. Die Ergebnisse dieser Arbeit werden dem besseren Verständnis einer Vielzahl biologischer Prozesse, die in Verbindung mit DNA Superspiralisierung stehen, dienen und weitere technische Anwendungen des DNA-basierten Linearverstellers hervorbringen. / The genome inside the cell is continuously subjected to tension and torsion primarily due to a complex interplay with a large variety of proteins. To gain insight into these processes it is crucial to understand the mechanics and dynamics of twisted DNA under tension. Here, this situation is mimicked experimentally by applying force and torque to a single DNA molecule with so called magnetic tweezers and measuring its mechanical response. As a first example a transition from a linear to a plectonemic DNA configuration is studied, i.e. the absorption of part of the applied twist in a superhelical structure. Recent experiments revealed the occurrence of an abrupt extension change at the onset of this transition. Here, it is found that this abrupt DNA shortening strongly depends on the length of the DNA molecule and the ionic strength of the solution. This behavior can be well understood in the framework of a model in which the energy per writhe for the initial plectonemic loop is larger than for subsequent turns of the superhelix. Furthermore DNA-DNA interactions in the presence of monovalent ions were comprehensively characterized by analyzing the supercoiling behavior of single DNA molecules held under constant tension. These interactions are important for genome compaction and transcription regulation. So far DNA is often modeled as a homogeneously charged cylinder and its electrostatic interactions are calculated within the framework of the Poisson-Boltzmann equation including a charge adaptation factor. Despite considerable efforts, until now a rigorous quantitative assessment of this parameter has been lacking. A theoretical model of this process revealed a surprisingly small effective DNA charge of ~40% of the nominal charge density. Besides describing equilibrium processes, also the dynamics during refolding of nucleic acids is investigated. Spontaneous branch migration of a homologous Holliday junction serves as an ideal system where the friction within the biomolecule can be studied. This is realized by stretching a torsionally constrained Holliday junction using magnetic tweezers and recording the length fluctuations of the arms with high-speed videomicroscopy at ~3 kHz. Single base pair diffusive steps are expected to occur on a sub-millisecond time scale and to be much smaller than the overall DNA length fluctuations. Power-spectral-density analysis of the length fluctuations is able to clearly resolve the overall dynamics of the branch migration process. Apart from studying intramolecular friction, the four-arm DNA junction was also used as a nanomechanical translation stage to move a single fluorescent quantum dot through an exponentially decaying evanescent field. Recording the emission of the quantum dot within the evanescent field as well as under homogeneous illumination allows to directly obtain the intensity distribution of the excitation field without additional deconvolution. This new technique is of particular scientific interest because the characterization of three-dimensional inhomogeneous illumination fields is a challenge in modern microscopy. The results presented in this work will help to better understand a large variety of biological processes related to DNA supercoiling and inspire further technical applications of the nanomechanical DNA gear.

Numerical simulations of liquid flow in a micro-channel between two horizontal plates are performed. The channel is infinite in streamwise and spanwise directions and its height is taken as m, which falls within the dimension ranges of microchannels. The Navier-Stokes equations with the addition of Brinkman number (Br) to the energy equation are used as the governing equations and spectral methods based approach is applied to obtain the required accuracy to handle liquid flow in the microchannel. It is known for microchannels that Br combines the effects of conduction and viscous dissipation in liquids and is also a way of comparing the importance of latter relative to former. The present study aims to simulate the unusual behavior of decreasing of Nu with increasing Re in the laminar regime of microchannels and to show that Br can be introduced to explain this unexpected behavior. Consequently, it is seen at the end of the results that secondary effect of the Br is observed for the single-phase convective heat transfer. Therefore, a laminar flow of a liquid in a microchannel shows different characteristics compared to a similar flow in a macrochannel. To observe the differences, three different cases are run over each of a range of Reynolds numbers: one with no axial conduction assumption that corresponds to a case similar to macrochannel flow, another case with axial conduction included in the energy equation to simulate one of the main differences and lastly a case with the inclusion of Br number in the governing equations. A similar study is made for natural convection with the same numerical set-up for the same three cases. Formation of Rayleigh-Benard cells are observed for the critical numbers widely accepted in the literature. The results are compared with each other to see the effects of axial conduction and Br inclusion, in addition to Ra for natural convection.

Techn. Universiẗat, Diplomarbeit--Ilmenau, 2007. / Parallel als Online-Ausg. erschienen unter der Adresse http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=10122.

In our everyday life, turbulence is an omnipresent phenomenon and yet remains poorly understood. Its random and chaotic nature makes it a subject almost impossible to treat from the mathematical point of view and, at present, there<p>is no real prospect of a simple analytic theory. Scientists have therefore regarded the numerical simulation as an alternative to compute the relevant properties of turbulent flows. In this context, our thesis aims at developing and using accurate computational methods, namely pseudo-spectral methods, for studying hydrodynamic (1st part) and magnetohydrodynamic (2nd part) turbulence.<p><p>In the hydrodynamic part, Chapter I introduces the governing equations of fluid mechanics as well as the main issues related to the numerical study of turbulent flows. In particular, the Direct Numerical Simulations (DNS) of turbulence, in which accurate numerical solutions of the Navier-Stokes equations are obtained, are shown to be limited to moderately turbulent flows.<p>Chapter II introduces the Large Eddy Simulation (LES) technique which aims at simulating highly turbulent flows and which is based on a separation of scales.<p>In practice, it consists of simulating the large - resolved - scales of the flow explicitly while modelling the small - unresolved - scales. Two different approaches for modelling the kinetic energy of the unresolved scales are proposed and their respective advantages and drawbacks are discussed.<p>Chapter III is devoted the study of the mixing-layer using both DNS and LES. It consists of an inhomogeneous turbulent flow which has been studied experimentally and for which well-documented measurements are available. A highly accurate DNS mimicking the same experiment has been produced. It allows to study the inhomogeneity and anisotropy properties of this flow. Also, LES of the same flow, using different models, have been evaluated. In Chapter IV, we explore a pseudo-spectral method to investigate turbulence in a pipe. In this case, the method has to take into account two additional difficulties: i) the presence of the boundary and ii) the axis singularity. We detail how to circumvent these issues.<p><p>The second part of the thesis is devoted to magnetohydrodynamic (MHD) turbulence. It concerns phenomena where electrically conducting flows interact with electromagnetism and for which governing equations are derived in Chapter V. In Chapter VI, a detailed analysis of the energy transfers between the magnetic and velocity fields is performed thanks to a high resolution database of homogeneous MHD turbulence. It provides some insights to understand the physics of the nonlinear interactions and is also a valuable diagnostic in the framework of LES modelling. Finally, the inhomogeneous configuration studied in Chapter III has been extended to MHD. Several statistics related to the kinetic and magnetic energies are measured and LES of this flow are performed and presented in Chapter VII. / Doctorat en sciences, Spécialisation physique / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Fossil fuel reserves are projected to be decreasing, and emission regulations are becoming more stringent due to increasing atmospheric pollution. Alternative fuels for power generation in industrial gas turbines are thus required able to meet the above demands. Examples of such fuels are synthetic gas, blast furnace gas and coke oven gas. A common characteristic of these fuels is that they are multi-component fuels, whose composition varies greatly depending on their production process. This implies that their combustion characteristics will also vary significantly. Thus, accurate and yet flexible enough combustion sub-models are required for such fuels, which are used during the design stage, to ensure optimum performance during practical operating conditions. Most combustion sub-model development and validation is based on Direct Numerical Simulation (DNS) studies. DNS however is computationally expensive. This, has so far limited DNS to single-component fuels such as methane and hydrogen. Furthermore, the majority of DNS conducted to date used one-step chemistry in 3D, and skeletal chemistry in 2D only. The need for 3D DNS using skeletal chemistry is thus apparent. In this study, an accurate reduced chemical mechanism suitable for multi-component fuel-air combustion is developed from a skeletal mechanism. Three-dimensional DNS of a freely propagating turbulent premixed flame is then conducted using both mechanisms to shed some light into the flame structure and turbulence-scalar interaction of such multi-component fuel flames. It is found that for the multi-component fuel flame heat is released over a wider temperature range contrary to a methane flame. This, results from the presence of individual species reactions zones which do not all overlap. The performance of the reduced mechanism is also validated using the DNS data. Results suggest it to be a good substitute of the skeletal mechanism, resulting in significant time and memory savings. The flame markers commonly used to visualize heat release rate in laser diagnostics are found to be inadequate for the multi-component fuel flame, and alternative markers are proposed. Finally, some popular mean reaction rate closures are tested for the multi-component fuel flame. Significant differences are observed between the models’ performance at the highest turbulence level considered in this study. These arise from the chemical complexity of the fuel, and further parametric studies using skeletal chemistry DNS would be useful for the refinement of the models.

No description available.

Im ersten Teil dieser Arbeit wurden mittels molekular-zytogenetischer Methoden die chromosomalen Aberrationen in c-myc aktivierten ARFnull- und INK4a/ARFnull-Mauslymphomen untersucht. Die zytogenetischen Ergebnisse wurden mit dem Therapieverlauf der Mäuse nach Cyclophosphamid-Behandlung verglichen. In den ARFnull-Lymphomen erkannten wir den Gewinn des Chromosoms 14 als einen Marker für gute und den Gewinn des Chromosoms 6 als Marker für schlechte Behandlungserfolge. Auf den Chromosomen 6 und 14 der Maus liegen demnach bisher unbekannte Gene, welche für die Wahl der Behandlungsmethode ARF-defizienter Tumore von entscheidender Bedeutung sind. Der zweite Teil der Arbeit befaßt sich mit Common Fragile Sites (CFS), die als &amp;quot;hot spots&amp;quot; für chromosomale Brüche und Umbauten in Tumorgenese und Karyotypevolution diskutiert werden. CFSs treten als seltene Lücken im Chromatin oder als partiell deletierte bzw. rearrangierte Chromosomen auf. Ihre Zahl wird durch Zugabe von Replikations-hemmenden Chemikalen, wie Aphidicolin (APC), erheblich gesteigert. Wir untersuchten die CFS-Expression in Lymphozytenkulturen der Mausstämme BALB/c und C57BL/6. Die APC-induzierten CFS-Häufigkeiten der Chromosomenbanden wiesen im Vergleich zwischen beiden Mausstämmen eine signifikante Korrelation und damit eine starke Konservierung auf. Ebenfalls wurde zwischen Maus / Mensch-syntenischen Bereichen eine Konservierung der CFS-Häufigkeiten detektiert. Die Tendenz zur CFS-Bildung ist also ein spezifisches Merkmal jedes chromosomalen Abschnitts, das evolutionär konserviert ist. Weiterhin wurden einzelne CFSs mit molekular-zytogenetischen Methoden genauer kartiert. Auf diese Weise beschrieben wir erstmals eines der zehn häufigsten CFSs menschlicher Lymphozyten, FRA7K, und erweiterten somit die Anzahl molekular charakterisierter humaner CFSs auf insgesamt 13. Für fünf dieser CFSs analysierten wir mittels FISH-Analyse die homologen Bereiche im Mausgenom hinsichtlich ihrer CFS-Expression. Die beobachteten Läsionen traten jeweils in exakt den entsprechenden Sequenzen auf. Vereint man diese fünf Beispiele (FRA2G/Fra2D, FRA7G/Fra6A3.1, FRA7H/Fra6B1, FRA7K/Fra12C1 und FRA9E/Fra4C2) mit bekannten Homologen aus der Literatur, so wurde für insgesamt acht CFSs eine Konservierung zwischen Mensch und Maus auf molekularer Ebene gefunden. Trotz zahlreicher Untersuchungen ist der zelluläre Mechanismus, der die Ausbildung von CFSs an spezifischen Stellen des Genoms bewirkt, bis heute weitgehend unklar. Bekannt ist, daß CFSs durch Replikationsinhibition induziert werden und in Metaphase-Zellen sichtbar werden, welche DNA-Replikations-Checkpoints unterlaufen haben.Sämtliche jüngeren Studien beschrieben Inseln erhöhter DNA-Helix-Flexibilität (Schwankungen im Biegungswinkel des Moleküls) in den Bereichen von CFSs. Wir berechneten die DNA-Helix-Flexibilität entlang der Sequenz für alle molekular kartierten humanen und Maus-CFSs sowie für stabile Kontrollregionen. Anders als in der Literatur beschrieben, fanden wir für Mensch und Maus, daß sich CFSs und Kontroll-DNAAbschnitte in ihrer Dichte an Inseln mit erhöhter DNA-Helix-Flexibilität nicht unterschieden. Nahezu alle Regionen der häufigen molekular charakterisierten CFSs umfassen große Gene, deren Exons mehr als 650 kb genomische Sequenz überspannen. Im Gegensatz dazu traten große Gene in den stabilen Kontrollregionen deutlich seltener auf. Öffentlich zugängliche RNA-Expressionsdaten dieser Gene zeigten, daß CFSs bevorzugt in Bereichen mit transkriptionell aktiven, großen Genen entstehen. Darauf und auf dem Wissen aus der Literatur begründen wir die Hypothese, daß eine Blockierung der DNAReplikationsgabel, vor allem in Bereichen großer transkriptionell aktiver Gene - eventuell begründet durch deren offenere Chromatinstruktur - und das anschließende Unterlaufen von Zellzyklus-Checkpoints an der Bildung von CFSs und damit in einem Anstieg von Doppelstrangbrüchen beteiligt sind.

The thesis Establishment of the Linux internet gateway using advanced filtering focuses on~the installation of~the Linux operating system on~the older computers, that functions as a gateway to connect clients in the internal network to the Internet. The thesis describes creation an advanced filter with using iptables. Shows some types of security against attacks from the Internet. The other chapters are discussed, advanced traffic control mechanism (such as a TC and a qdisc). The system queue, it is highly beneficial where it is necessary to hierarchically divide traffic between users. It describes types of queue and assembled configurations for clients in the internal network. Next chapter describes the DNS server caching-only type and application denyhosts, which increases the overall security system. Have your own DNS server is certified, especially if we want to reduce the data traffic. Last chapter describes the RADIUS server and its implementation using Apache and MySQL database. Furthermore, the configuration options are described and the examples of the particular configurations are provided. Finally, it presented a system for authentication through the RADIUS server. The thesis seeks to provide a~complex view of security and filtering.

The theses explains the Evolution Packet System (EPS) and subsystem IP Multimedia Subsystem (IMS). It also informs how these systems cooperate and through which interfaces the main data and signals between these two technologies are transfered. The thesis includes practical section, in which installation and configuration of sections of the IMS system including its "core", and application and medial server. For verification of the functionality of the system, two dissimilar clients are installed, and emulator WAN is applied for simulation of Internet. The product of the theses is the design of the laboratory exercise drafted in such a way that it can be solved by students less knowledgeable of the issues.