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Numerical solutions of the general relativistic equations for black hole fluid dynamicsBlakely, Philip January 2010 (has links)
The aims of this thesis are to develop and validate a robust and efficient algorithm for the numerical solution of the equations of General Relativistic Hydrodynamics, to implement the algorithm in a computationally efficient manner, and to apply the resulting computer code to the problem of perturbed Bondi-Hoyle-Lyttleton accretion onto a Kerr black hole. The algorithm will also be designed to evolve the space-time metric, and standardised tests will be applied to this aspect of the algorithm. The algorithm will use up-to-date High-Resolution Shock-Capturing numerical schemes that have been developed for the stable and accurate solution of complex systems of equations. It will be built around the Adaptive Mesh Refinement and overlapping, curvilinear grid methodologies in order to extend these schemes to the efficient solution of two and three-dimensional problems. When implementing the algorithm, we will use previously written code libraries, where appropriate, to avoid excessive software development. We will validate the algorithm against standard test-cases for Special and General Relativistic Hydrodynamics, and for Einstein's equations for the evolution of the space-time metric. The methodologies we use will be tested to ensure that they lead to the stable and accurate numerical solution of these problems. Finally, the implemented algorithm will be applied to the problem of Bondi-Hoyle-Lyttleton flow onto a Kerr black hole in three dimensions. It will be validated against existing exact and numerical solutions of the problem, and then be used to perform an extensive parametric study of the problem, varying the spin of the black hole and the incident wind direction, and allowing for the perturbation of the fluid density upstream of the black hole. We will then analyze the results of the study, and present the complete set of results on a DVD accompanying this thesis.
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Etude photométrique de la surface de Mars à partir de la caméra HRSC à bord de la sonde Mars Express<br />Préparation aux observation orbitale multi-angulaire en exploration planétaire.Jehl, Augustin 09 April 2008 (has links) (PDF)
Parmi les études novatrices que l'on peut aborder depuis l'orbite martienne en utilisant les données multiangulaires de l'instrument HRSC (canaux nadir, stéréographique et photométrique) de Mars Express, figure la détermination des caractéristiques physiques de la surface, pour cartographier les variations des propriétés physiques des sols et des roches de Mars et les relier aux observations spectroscopiques et thermiques réalisées par les instruments OMEGA, TES et THEMIS. <br /> Les modèles de Minnaert et de fonction de phase à deux termes de Hapke s'accordent pour démontrer que les observations multiangulaires de HRSC acquises au cours de la mission sur le cratère Gusev et le flanc sud de Apollinaris peuvent, sous certaines limites, être assemblées pour produire une fonction de phase couvrant un grand intervalle d'angles de phase (5-95°) avec une résolution spatiale de l'ordre de 400 mètres à 1.6 kilomètres.<br /><br />Combiné à la rugosité de surface, l'effet d'opposition joue un rôle significatif, <br />suggérant que les propriétés optiques de l'état de surface au niveau de Gusev sont fortement influencées par la porosité, l'état de compaction et l'organisation de la couche superficielle du régolite. L'aspect cartographique de la présente étude photométrique est utile pour donner une meilleure signification aux variations observées. Selon les tendances générales de cette analyse, il est très probable que la variation photométrique observée, au moins pour les régions centre et Ouest du cratère Gusev, soit partiellement due aux régimes des vents dominants, ces derniers ayant une orientation Nord - Nord Ouest / Sud - Sud Est et induisant une perturbation de la couche supérieure de la surface. Les résultats de cette étude photométrique sont en accord avec des études indépendantes basées sur les données orbitales d'inertie thermique et de spectroscopie de réflectance, et également des données photométriques et d'imagerie microscopique réalisées in situ par les instrument du rover Spirit. Cela conforte l'idée de l'existence en surface d'une couche composée de poussière à grains fins qui aurait été enlevée au niveau des unités de faible albédo révélant ainsi un substrat basaltique sombre formé de matériaux à grains plus grossiers. <br /><br />Ces résultats ouvrent de nouvelles possibilités pour documenter les processus de surface sur les planètes.
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