<p>The design parameters axial gap and stator count of highpressure turbine stages are evaluated numerically towards theirinfluence on the unsteady aerodynamic excitation of rotorblades. Of particular interest is if and how unsteadyaerodynamic considerations in the design could reduce the riskofhigh cycle fatigue (HCF) failures of the turbine rotor.</p><p>A well-documented 2D/Q3D non-linear unsteady code (UNSFLO)is chosen to perform the stage flow analyses. The evaluatedresults are interpreted as aerodynamic excitation mechanisms onstream sheets neglecting 3D effects. Mesh studies andvalidations against measurements and 3D computations provideconfidence in the unsteady results. Three test cases areanalysed. First, a typical aero-engine high pressure turbinestage is studied at subsonic and transonic flow conditions,with four axial gaps (37% - 52% of cax,rotor) and two statorconfigurations (43 and 70 NGV). Operating conditions areaccording to the resonant conditions of the blades used inaccompanied experiments. Second, a subsonic high pressureturbine intended to drive the turbopump of a rocket engine isinvestigated. Four axial gap variations (10% - 29% ofcax,rotor) and three stator geometry variations are analysed toextend and generalise the findings made on the first study.Third, a transonic low pressure turbine rotor, known as theInternational Standard Configuration 11, has been modelled tocompute the unsteady flow due to blade vibration and comparedto available experimental data.</p><p>Excitation mechanisms due to shock, potential waves andwakes are described and related to the work found in the openliterature. The strength of shock excitation leads to increasedpressure excitation levels by a factor 2 to 3 compared tosubsonic cases. Potential excitations are of a typical wavetype in all cases, differences in the propagation direction ofthe waves and the wave reflection pattern in the rotor passagelead to modifications in the time and space resolved unsteadypressures on the blade surface. The significant influence ofoperating conditions, axial gap and stator size on the wavepropagation is discussed on chosen cases. The wake influence onthe rotorblade unsteady pressure is small in the presentevaluations, which is explicitly demonstrated on the turbopumpturbine by a parametric study of wake and potentialexcitations. A reduction in stator size (towards R≈1)reduces the potential excitation part so that wake andpotential excitation approach in their magnitude.</p><p>Potentials to reduce the risk of HCF excitation in transonicflow are the decrease of stator exit Mach number and themodification of temporal relations between shock and potentialexcitation events. A similar temporal tuning of wake excitationto shock excitation appears not efficient because of the smallwake excitation contribution. The increase of axial gap doesnot necessarily decrease the shock excitation strength neitherdoes the decrease of vane size because the shock excitation mayremain strong even behind a smaller stator. The evaluation ofthe aerodynamic excitation towards a HCF risk reduction shouldonly be done with regard to the excited mode shape, asdemonstrated with parametric studies of the mode shapeinfluence on excitability.</p><p><b>Keywords:</b>Aeroelasticity, Aerodynamics, Stator-RotorInteraction, Excitation Mechanism, Unsteady Flow Computation,Forced Response, High Cycle Fatigue, Turbomachinery,Gas-Turbine, High-Pressure Turbine, Turbopump, CFD, Design</p>

<p>Much of the vibration in fast moving vehicles is caused bydistributed random excitation, such as turbulent flow and roadroughness. Piping systems transporting fast flowing fluid isanother example, where distributed random excitation will causeunwanted vibration. In order to reduce these vibrations andalso the noise they cause, it is important to have accurate andcomputationally efficient prediction methods available.</p><p>The aim of this thesis is to present such a method. Thefirst step towards this end was to extend an existing spectralfinite element method (SFEM) to handle excitation of planetravelling pressure waves. Once the elementary response tothese waves is known, the response to arbitrary homogeneousrandom excitation can be found.</p><p>One example of random excitation is turbulent boundary layer(TBL) excitation. From measurements a new modified Chase modelwas developed that allowed for a satisfactory prediction ofboth the measured wall pressure field and the vibrationresponse of a turbulence excited plate. In order to model morecomplicated structures, a new spectral super element method(SSEM) was formulated. It is based on a waveguide formulation,handles all kinds of boundaries and its elements are easily putinto an assembly with conventional finite elements.</p><p>Finally, the work to model fluid-structure interaction withanother wave based method is presented. Similar to the previousmethods it seems to be computationally more efficient thanconventional finite elements.</p>

Les cellules d'un organisme multicellulaire a justent constamment la concentration de leur consti- <br />tuants en fonction de leurs interactions avec leurs voisines et l'environnement. Une reponse adaptee est particulierement importante pendant l'embryogenese. Au cours de cette these, nous avons developpe une technique permettant de controler des fonctions cellulaires a l'echelle de la cellule unique dans un organisme intact. L'utilisation de molecules cagees et de l'excitation biphotonique a permis de remplir le but vise. <br />Dans un premier temps, nous exposons les precautions a prendre et les proprietes necessaires des groupements protecteurs pour l'utilisation d'une telle technique dans un contexte biologique. Dans un deuxieme temps, nous nous interessons a la caracterisation des proprietes d'absorption a deux photons des groupements protecteurs utilises au cours de ce travail. Enfin, nous presentons une application de la technique a la voie de signalisation acide retinoique dans le poisson zebre. Nous montrons que nous pouvons delivrer une concentration bien definie de molecules dans une seule cellule avec une resolution temporelle de la seconde dans un embryon intact. Grace a ceci, nous avons pu etudier la dynamique de cette voie de signalisation et mettre en evidence un controle negatif rapide qui est cellule autonome et identifier la MAP kinase p38 comme etant necessaire a ce phenomene. <br />Nous presentons aussi en annexes la demonstration de principe de l'utilisation de composes cages pour generer des recombinaisons genomiques chez le poisson zebre et inhiber une fonction enzymatique (en l'occurence une activite topoisomerase).

Les expériences de résonance magnétique nucléaire (RMN) sont généralement réalisées dans des champs magnétiques très élevés et très homogènes. Cependant, des systèmes portables sont apparus ces dernières années. Ces systèmes permettent de faire des mesures de relaxométrie. Si les champs magnétiques statique et radiofréquence (RF) sont corrélés, il est également possible d'acquérir des spectres RMN.<br /><br />Si le champ magnétique statique est inhomogène, l'excitation de l'échantillon et la réception du signal doivent être large bande. Plusieurs séquences d'excitation ont été étudiées, dans le cadre d'applications RMN portables. L'utilisation d'impulsions modulées en fréquence permet de minimiser la puissance instantanée émise par le système. Une modélisation des signaux d'échos de nutation permet d'évaluer l'effet des défauts de corrélation entre les champs statique et RF. A la réception, si la fréquence de résonance n'est pas stable (la polarisation des aimants varie avec la température), la représentation des signaux d'écho dans le plan temps-fréquence permet d'améliorer le rapport signal sur bruit.<br /><br />Une solution permettant de générer deux champs magnétiques perpendiculaires et corrélés a été proposée. Cette solution, basée sur le théorème de rotation de l'aimantation, est valable pour des systèmes infiniment longs. L'influence des effets de bord et de plusieurs imperfections a été étudiée. Une sonde RMN portable a été construite ; cette sonde mesure 8x3x1.5 cm3. Des premiers signaux ont été obtenus avec cette sonde.<br /><br />Enfin, un spectromètre RMN existant a été adapté à des application RMN portable. Des préamplificateurs ont été construits et un nouveau logiciel de commande, plus souple, a été développé. Ce spectromètre a permis d'obtenir des signaux RMN en champ magnétique inhomogène.

Ultracold atoms provide a powerful tool for studying quantum control of interacting many-body systems with well-characterized and controllable Hamiltonians. In this thesis, we demonstrate quantum control of a many-body system consisting of a ferromagnetic spin-1 Bose-Einstein condensate (BEC). By tuning the Hamiltonian of the system, we can generate either a phase space with an unstable hyperbolic fixed point or a phase space with an elliptical fixed point. A classical pendulum with a stable oscillation about the "down" position and an inverted pendulum with unstable non-equilibrium dynamics about the "up" position are classical analogs of the quantum spin dynamics we investigate in this thesis. In one experiment, we dynamically stabilize the system about an unstable hyperbolic fixed point, which is similar to stabilizing an inverted pendulum. In a second experiment, we parametrically excite the system by modulating the quadratic Zeeman energy. In addition, we demonstrate rectifier phase control as a new method to manipulate the quantum states of the many-body system. This is similar to parametric excitation and manipulation of the oscillation angle of a classical pendulum. These experiments demonstrate the ability to control a quantum system realized in a spinor BEC, and they also can be applied to other quantum systems. In addition, we extend our studies to atoms above the Bose-Einstein transition temperature, and we present results on thermal spin relaxation processes and equilibrium spin populations.

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Chirality is a nuclear symmetry which is suggested to occur in nuclei when the total angular momentum of the system has an aplanar orientation [Fra97, Fra01]. It can occur for nuclei with triaxial shape, which have valence protons and neutrons with predominantly particle and hole nature. It is expected that the angular momenta of an odd particle and an odd hole (both occupying high-j orbitals) are aligned predominantly along the short and the long axes of the nucleus respectively, whereas the collective rotation occurs predominantly around the intermediate axis of a triaxially deformed nucleus in order to minimize the total energy of the system. Such symmetry is expected to be exhibited by a pair of degenerate DI = 1 rotational bands, i.e. all properties of the partner bands should be identical. The results suggested that spin independence of the energy staggering parameter S(I ) within two-quasiparticle chiral bands (previously suggested a fingerprint of chirality) is found only if the Coriolis interaction can be completely neglected. However, if the configuration is nonrestricted, the Coriolis interaction is often strong enough to create considerable energy staggering. It was also found that staggering in the intra- and inter-band B(M1) reduced transition probabilities (proposed as another fingerprint of chirality) may be a result of effects other than strongly broken chirality. Therefore, the use of the B(M1) staggering as a fingerprint of strongly broken chiral symmetry seems rather risky, in particular if the phase of the staggering is not checked.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

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Cette thèse est une contribution au développement de méthodologies d'analyse et de modélisation des couplages distribués dans les technologies d'intégration et de report. Les méthodologies d'analyse proposées, formulées à partir de représentations en états propres des systèmes à modéliser, sont validées par application à des filtres multi-résonateurs. L'analyse de ces filtres multi-résonateurs, conçus avec les technologies BCB du LAAS, PICS de NXP et EPOXY de SUPAERO, montre l'importance d'inclure dans les modélisations électriques les effets de topologies et d'environnement souvent négligés dans les approches de synthèse conventionnelles. Par la compréhension et la paramétrisation des lois qui régissent la séparation fréquentielle des états propres d'un système, relativement aux topologies considérées, la méthodologie d'analyse proposée dans ces travaux pose des bases pour une systématisation de la synthèse des structures sélectives dans des contextes où l'influence des pertes doit être considérée dès la conception. L'analyse des distributions de champs électromagnétiques associées aux états propres des systèmes à modéliser permet une compréhension physique des réponses fréquentielles à synthétiser. La conception de structures filtrantes alliant les considérations de symétrie à la formulation en états propres a conduit à des performances de sélectivité et de rejection hors bande qui rendent attractives les technologies bas coût. Les méthodologies développées en aidant à la qualification des performances de technologies émergentes, par l'élaboration de facteurs de mérites indicateurs, conduit à des règles de conception pour des optimisations paramétrées.