Les attaques en fautes consistent à perturber le fonctionnement d'un circuit intégré afin d'accéder à des informations confidentielles. Ce type d'attaque est critique pour la sécurité d'une application, en raison de la vaste gamme d'effets possibles : saut d'instructions, modifications de valeurs de registres … Les moyens mis en œuvre pour corrompre le fonctionnement d'un dispositif électronique sont divers et variés. Un circuit peut ainsi être utilisé en dehors de ses limites opérationnelles (en T°, V ou fréquence d'horloge), être soumis à de brusques variations de tension ou voir son signal d'horloge altéré. Ces attaques restent néanmoins globales, car elles perturbent le circuit dans son intégralité. De fait, elles sont facilement détectables par les nombreuses contremesures et capteurs intégrés de nos jours dans les circuits sécurisés. Des techniques plus élaborées ont ainsi vu le jour, notamment attaques dites LASER. Elles permettent de cibler une zone définie du circuit avec un effet très local, diminuant les risques d'être détectées par les capteurs ainsi que l'apparition de dysfonctionnements complets du système. Toutefois, ces attaques nécessitent une préparation physico-chimique du circuit, à la fois coûteuse et potentiellement destructrice pour l'échantillon ciblé. En raison de leur propriété de pénétration dans les matériaux, les injections électromagnétiques (Electromagnetic Injections) permettent, en théorie, de s'affranchir de toute étape de préparation. Leur capacité à transmettre de l'énergie sans contact direct, ainsi que la possibilité de les produire en possédant un matériel peu onéreux en font une technique de perturbation à fort potentiel. C'est dans ce contexte que cette thèse, intitulée « Injections électromagnétiques : développement d'outils et méthodes pour la réalisation d'attaques matérielles. » a été menée avec comme principaux objectifs la recherche de moyens de perturbation sans contact ne nécessitant pas d'étapes de préparation des échantillons, et produisant des effets localisés. Plus particulièrement, ces travaux de recherche ont donc d'abord été axés sur la réalisation d'une plateforme d'attaques basées sur la génération d'ondes EM harmoniques, en se focalisant sur les éléments clés que sont les sondes d'injection. Diverses expérimentations sur circuits intégrés en technologie récente, notamment sur une structure de générateur d‘horloge interne, ont permis de valider son efficacité. Enfin, des attaques sur générateurs de nombres aléatoires ont également été réalisées et ont démontré la possibilité de réduire l'aléa produit en sortie, en utilisant soit le phénomène de ‘locking' ou de manière plus surprenante, en provocant des fautes lors de l'échantillonnage des données par les éléments mémoires. / Attacks based on fault injection consist in disturbing a cryptographic computation in order to extract critical information on the manipulated data. Fault attacks constitute a serious threat against applications, due to the expected effects: bypassing control and protection, granting access to some restricted operations… Nevertheless, almost of classical ways (T°,V,F) and optical attacks are limited on the newest integrated circuits, which embed several countermeasures as active shield, glitch detectors, sensors… In this context, potentials of Electromagnetic active attacks must undoubtedly be taken into account, because of their benefits (penetrating characteristics, contactless energy transmission, low cost power production…). In this work, EM active attacks based on continuous mode are presented, with a particular attention to the development and optimization of injection probes, with a complete characterization of EM fields provided by each probe at the IC surface. Finally, some experiments are realized on internal clock generator or on true random numbers generators, then evaluated to prove the efficiency of these techniques. Keywords. Hardware Attacks, Faults Attacks, EM induced faults, CMOS Integrated Circuits.

Les moteurs diesel sont largement utilisés pour la propulsion automobile, grâce à leur rendement élevé. Les émissions polluantes les plus importantes des moteurs diesel sont les NOx et les particules (en combustion Dieselconventionnelle). Il est difficile de réduire et contrôler ces émissions parce que la diminution d’un polluant entraine l’augmentation de l’autre. Une voie est la combustion Diesel LTC (Combustion à basse température) qui peut réduireces deux polluants, mais d’autres polluants apparaissent alors, comme CO et HC. Une façon d’arriver à desconditions LTC est l’utilisation de l’injection multiple (pilote/main, split injection, etc.). La caractérisation de cesinjections multiples est particulièrement complexe, en raison des interactions entre les différentes injections.Cette thèse a pour but de réaliser un modèle 1D de spray qui peut simuler l’injection multiple et la combustioncorrespondante dans un moteur diesel de type automobile, suite à la thèse de G. Ma soutenue au LHEEA en 2013,qui a développé un modèle de combustion basé sur le modèle de spray 1D eulérien de Musculus et Kattke (sprayinerte). Une comparaison de ce modèle avec un modèle lagrangien (Hiroyasu, Poetsch), qui a un traitement pseudo2D pour le spray de carburant, est menée pour évaluer les différences entre les approches et déterminer l’approche lamieux adaptée aux cas envisagés.L’interaction du spray avec une paroi, essentielle pour modéliser les conditions dans un moteur automobile faitégalement l’objet d’une étude bibliographique et de premières tentatives de modélisation. Une modélisation pseudo-2D pour le modèle Eulérien est faite pour améliorer le calcul du dégagement de chaleur et de délai d’inflammation. Lavalidation de ces différentes évolutions est faite en confrontant les résultats du modèle avec des résultatsexpérimentaux obtenus sur la base de données de l’ECN (Engine Combustion Network), mais aussi avec des relevéseffectués par des autres auteurs. Des développements spécifiques sont également introduits pour traiter le casd’injection multiple et l’injection dans une chambre de combustion à géométrie variable (le système piston-cylindre). / Diesel engines are largely used in automotive propulsion due to their elevated efficiency. The most important pollutant emissions of diesel engines are NOx and particulate matter (in the case of conventional Diesel combustion). It is difficult to reduce and control these emissions because reducing one pollutant emission increases the other one. One way to try to achieve reduction in both pollutant emissions is called LTC (Low Temperature Combustion), which can reduce these two pollutants, but other pollutant emissions appear, as CO and HC. One way to achieve LTC conditions is using multiple injections (pilot/main, split injection, etc.). Modeling these injections is particularly complex, mainly due to their interactions.The objective of this thesis is to make a 1D spray model that can simulate multiple injections and the correspondingcombustion in an automobile diesel engine, continuing the work of G. Ma in his thesis defended at LHEEA in 2013,which developed a combustion model based in the 1D Eulerian spray of Musculus and Kattke (inert spray). Acomparison is made of this model and a Lagrangian model (Hiroyasu, Poetsch), which has a pseudo-2D treatment ofthe fuel spray, to evaluate the differences between the approaches and determine the best one suited for the foreseencases.The spray-wall interaction, essential to model the conditions inside an automotive engine, is subject to a bibliographyreview and coarse modeling. A pseudo-2D modeling for the Eulerian model is made, to improve the heat release rateand ignition delay calculation. The validation of these different evolutions is made by comparing the model results withexperimental results obtained from the ECN (Engine Combustion Network) data base, and also with data obtainedfrom the TSM test engines. Specific developments are also introduced to treat the multiple injection case and injectionin a variable geometry combustion chamber (the piston-cylinder system).

Bakgrund: Förlossningssmärta är en av de mest intensiva formerna av smärta. Det finns både farmakologiska och icke farmakologiska metoder för att lindra förlossningssmärta. En icke farmakologisk smärtlindringsmetod är sterilvatteninjektioner. Sterilt vatten injiceras intrakutant eller subkutant. Smärtlindrande effekten kommer snabbt, oftast inom 10 min och kan sitta kvar i upp till två timmar. Enda bieffekt injektionerna ger är en brännande känsla när det sterila vattnet injiceras. Syfte: Att analysera betydelsen av den smärta som uppstår vid behandling med sterilvatteninjektioner. Metod: Kvalitativ metod i enlighet med hybridmodellen har använts. Hybridmodellen är uppdelad i tre faser. I den första, teoretiska fasen, gjordes artikelsökningar. I den andra, empiriska fasen, intervjuades åtta kvinnor och fyra barnmorskor. I den tredje fasen sker en sammanfattande analys. Resultat: Sticksmärtan har betydelse i kvinnans val att använda sterilvatteninjektioner. När barnmorskorna informerar kvinnorna om sterilvatteninjektioner får de information om att de kommer uppleva en smärta i samband med injektionen. Efter erhållen sterilvatteninjektion uttrycker kvinnorna att det gjorde ont att få injektionerna. Konklusion: Smärta uppkommer när kvinnor erhåller sterilvatteninjektioner. När barnmorskan upplyser om sterilvatteninjektionernas effekt vill kvinnorna ändå testa. De kvinnor som erhöll en god smärtlindring av injektionerna kände att smärtan var överkomlig och kunde då rekommendera metoden till andra. / Background: Labor pain is one of the most intensive forms of pain. Sterile water injected intradermal or subcutaneously is a non-pharmacological pain-relief method. The analgesic effect comes quickly and can remain for up to two hours. The only side-effect is a burning pain during injection. Aim: To analyze the importance of the pain that occurs during treatment with sterile water injections. Method: A qualitative method in accordance with the hybrid model has been used. The hybrid model is divided into three phases. In the first, theoretical phase, search of scientific articles was made. In the second, empirical phase, interviews were conducted with eight women and four midwives. In the third phase a summary analysis takes place. Results: Injection pain is of importance in the woman's choice of the use of sterile water injections. Midwives inform women of sterile water injections, they informed that they will experience a pain associated with the injection. After the women received sterile water injection they expressed that it hurts to get the injection. Conclusion: Pain arises when obtaining sterile water injections. Women who received a good pain relief from the injections felt that the pain was affordable and could then recommend the method to others.

Ce mémoire de maîtrise traite de la théorie de la ruine, et plus spécialement des modèles actuariels avec surplus dans lesquels sont versés des dividendes. Nous étudions en détail un modèle appelé modèle gamma-omega, qui permet de jouer sur les moments de paiement de dividendes ainsi que sur une ruine non-standard de la compagnie. Plusieurs extensions de la littérature sont faites, motivées par des considérations liées à la solvabilité. La première consiste à adapter des résultats d’un article de 2011 à un nouveau modèle modifié grâce à l’ajout d’une contrainte de solvabilité. La seconde, plus conséquente, consiste à démontrer l’optimalité d’une stratégie de barrière pour le paiement des dividendes dans le modèle gamma-omega. La troisième concerne l’adaptation d’un théorème de 2003 sur l’optimalité des barrières en cas de contrainte de solvabilité, qui n’était pas démontré dans le cas des dividendes périodiques. Nous donnons aussi les résultats analogues à l’article de 2011 en cas de barrière sous la contrainte de solvabilité. Enfin, la dernière concerne deux différentes approches à adopter en cas de passage sous le seuil de ruine. Une liquidation forcée du surplus est mise en place dans un premier cas, en parallèle d’une liquidation à la première opportunité en cas de mauvaises prévisions de dividendes. Un processus d’injection de capital est expérimenté dans le deuxième cas. Nous étudions l’impact de ces solutions sur le montant des dividendes espérés. Des illustrations numériques sont proposées pour chaque section, lorsque cela s’avère pertinent. / This master thesis is concerned with risk theory, and more specifically with actuarial surplus models with dividends. We focus on an important model, called the gamma-omega model, which is built to enable the study of both periodic dividend distributions and a non-standard type of ruin. We make several new extensions to this model, which are motivated by solvency considerations. The first one consists in adapting results from a 2011 paper to a new model built on the assumption of a solvency constraint. The second one, more elaborate, consists in proving the optimality of a barrier strategy to pay dividends in the gamma-omega model. The third one deals with the adaptation of a 2003 theorem on the optimality of barrier strategies in the case of solvency constraints, which was not proved right in the periodic dividend framework. We also give analogous results to the 2011 paper in case of an optimal barrier under the solvency constraint. Finally, the last one is concerned with two non-traditional ways of dealing with a ruin event. We first implement a forced liquidation of the surplus in parallel with a possibility of liquidation at first opportunity in case of bad prospects for the dividends. Secondly, we deal with injections of capital into the company reserve, and monitor their implications on the amount of expected dividends. Numerical illustrations are provided in each section, when relevant.

Depuis plusieurs années, l’une des problématiques sociétales est de diminuer les émissions de polluants et de gaz à effet de serre dans l’atmosphère. Le secteur du transport terrestre est directement concerné par ces considérations. Le moteur Diesel semble promis à un bel avenir grâce à son rendement supérieur à celui du moteur à allumage commandé, conduisant à de plus faibles rejets de CO2. Cependant, sa combustion génère des émissions d’oxyde d’azote (NOx) et de particules dans l’atmosphère. Les normes anti-pollution étant de plus en plus sévères et les incitations à diminuer les consommations de carburant de plus en plus fortes, le moteur Diesel est confronté à une problématique NOx/particules/consommation toujours plus difficile à résoudre. Une des voies envisagées consiste à modifier le mode de combustion afin de limiter les émissions polluantes à la source tout en conservant de faibles consommations. La voie la plus prometteuse est la combustion HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition) obtenue par injections directes précoces. Plusieurs limitations critiques doivent cependant être revues et améliorées : le mouillage des parois par le carburant liquide et le contrôle de la combustion à forte charge. Le but de cette thèse est ainsi de mieux comprendre les phénomènes mis en jeu lors de la combustion HCCI à forte charge obtenue par des multi-injections directes précoces. Une méthodologie a été mise au point afin de détecter le mouillage des parois du cylindre, ce qui a permis de comprendre l’effet du phasage et de la pression d’injection sur cette problématique. Une stratégie optimale de multi-injections permettant d’atteindre une charge élevée sans mouiller les parois a ainsi été développée et choisie. Nous avons ensuite pu mettre en évidence le potentiel de la stratification par la dilution en tant que moyen de contrôle de la combustion en admettant le diluant dans un seul des 2 conduits d’admission. Des mesures réalisées en complémentarité sur le même moteur mais en version ‘optique’, ont permis, à partir de la technique de Fluorescence Induite par Laser, de montrer que concentrer le diluant dans les zones réactives où se situe le carburant permet un meilleur contrôle de la combustion, ce qui permet d’amener le taux de dilution a des niveaux faisables technologiquement. / For several years, reduce pollutant and greenhouse gas emissions in the atmosphere is become a leitmotiv. The automotive world is directly affected by these considerations. Diesel engine has a promising future thanks to its efficiency higher than that of S.I. engine, leading to lower CO2 emissions. However, Diesel combustion emits nitrogen oxides (NOx) and particulates in the atmosphere. Emissions regulations are more and more severe, and considerations about fuel consumption are more and more significant. Thus, Diesel engine has to face a NOx/particulates/consumption issue that is more and more difficult to answer. One of the considered ways to reduce pollutant emissions while maintaining low fuel consumptions is to change the combustion mode. The most promising way is Homogeneous Charge Compression Ignition (HCCI) combustion with early direct injections. However, two major issues have to be answered: the wall wetting and the combustion control at high load. Thus, the objective of this PhD thesis is to better understand phenomena occurring during HCCI combustion at high load with early direct injections in order to answer these issues. We have developed a new methodology to detect the cylinder wall wetting process. This allowed to understand the effects of injection phasing and injection pressure on this issue. A multiple injections strategy has been tested and improved. It reaches a high load without cylinder wall wetting. Then, we have highlighted the potential of dilutant stratification as a technique of control of combustion. This technique is based on the introduction of dilutant in one inlet pipe while air is introduced in the other. The use of Laser Induced Fluorescence imaging on the same engine but with optical accesses showed that condensing dilutant in the reactive zones where the fuel is improves combustion control and allows the use of reasonable dilution level.

Au cours de cette thèse, nous nous sommes concentrés sur la sécurité des appareils mobiles. Pour cela, nous avons exploré les attaques physiques par perturbation (injection de fautes) ainsi que par observation, toutes deux basées sur les émissions électromagnétiques. Nous avons sélectionné deux types de cibles représentant deux catégories d'appareils mobiles. D'une part les microcontrôleurs qui équipent les appareils de type IoT. Et d'autre part les System-on-Chip (SoC) que l'on retrouve sur les smartphones. Nous nous sommes concentrés sur les puces conçue par ARM. Au travers d'attaques physiques nous avons voulu montrer qu'il était possible d'affecter la microarchitecture sur laquelle repose tout le fonctionnement de ces systèmes. Toutes les protections pouvant être mises en place par la suite au niveau logiciel, sont basées sur la microarchitecture et deviennent donc inopérantes lorsque l'on s'attaque à celle-ci. Pour les appareils de type IoT, nous avons mis en évidence la possibilité d'obtenir des informations ou un contrôle total de l'appareil à l'aide d'une injection de faute. Les injections de fautes sont dans ce cas les déclencheurs d'attaques logicielles et permettent d'outrepasser des protections logicielles. Pour les appareils de type smartphone, nous avons dans un premier temps été capable d'extraire des informations contenue à l'intérieur d'un SoC, à l'aide d'une écoute électromagnétique et de la caractérisation du comportement de celui-ci. Dans un deuxième temps, nous avons pu montrer qu'en cas de faute des comportements aléatoire peuvent se produire, tout en caractérisant ces comportements. Démontrant ainsi que sur des systèmes plus complexes, il est tout de même possible d'avoir recours à des attaques physiques. Enfin nous avons proposé des pistes d'améliorations en lien avec nos différentes constatations au cours de ces travaux. / During this thesis, we focused on the security of mobile devices. To do this, we explored physical attacks by perturbation (fault injections) as well as by observation, both based on electromagnetic emissions. We selected two types of targets representing two categories of mobile devices. On the one hand, the microcontrollers that equip IoT devices. And on the other hand the System-on-Chip (SoC) that can be found on smartphones. We focused on the chips designed by ARM. Through physical attacks we wanted to show that it was possible to affect the microarchitecture on which the entire functioning of these systems is based. All the protections that can be implemented later at the software level are based on the microarchitecture and therefore become ineffective when it is attacked. For IoT devices, we have highlighted the possibility of obtaining information or total control of the device by means of a fault injection. In this case, fault injections are used as software attack triggers. They also allow software protection to be bypassed. For smartphone devices, we were initially able to extract information contained within a SoC, using electromagnetic listening and characterization of its behavior. In a second step, we were able to show that in the event of a fault, random behaviours can occur, we characterized and proposed explanations for these behaviours. Demonstrating and on systems more advanced than IoT, it is still possible to use physical attacks. Finally, we proposed possible improvements in relation to our various findings during this work.

La problématique des agressions par décharges électrostatiques (ESD) est un facteur critique dans la fiabilité des circuits intégrés. Ce document effectue la synthèse des travaux menés au LAAS-CNRS dans ce domaine. Les points suivants seront plus particulièrement abordés : - L'étude des mécanismes physiques qui gèrent le comportement d'un composant lors d'une décharge ESD - La mise en place d'une méthodologie de conception de structures de protection - Son application au développement de solutions de protection innovantes La dernière partie de ce document propose les perspectives de cet axe de recherche qui sont principalement motivés par les progrès technologiques des circuits intégrés, l'évolution des normes de robustesse et l'extension de nos travaux au niveau du système.

Les circuits cryptographiques, parce qu'ils contiennent des informations confidentielles, font l'objet de manipulations frauduleuses, appelées communément attaques, de la part de personnes mal intentionnées. Plusieurs attaques ont été répertoriées et analysées. L'une des plus efficaces actuellement, appelée cryptanalyse DFA (Differential Fault Analysis), exploite la présence de fautes, injectées volontairement par l’attaquant par exemple à l’aide d’un laser, dans les calculs. Cependant, les modèles de fautes utilisés dans ces attaques sont parfois très restrictifs et conditionnent leur efficacité. Il est donc important de bien connaître quel modèle de faute est pertinent ou réalisable en fonction du circuit cible et du moyen d'injection (dans notre cas le laser). Un première étude portant sur le type de fautes (Bit-set, Bit-reset ou Bit-flip) injectées sur des points mémoires SRAM a mis en évidence la forte dépendance des fautes injectées vis à vis des données manipulées et la quasi inexistence de fautes de type Bit-flip. Ce dernier résultat favorise grandement les attaques de type Safe Error et engendre donc un réel problème de sécurité. La mise en évidence de tels résultats a été possible grâce à des cartographies de sensibilité au laser réalisées sur une cellule SRAM isolée puis sur la mémoire RAM d'un micro-contrôleur 8 bits. Pour confirmer ces résultats expérimentaux, des simulations SPICE d'injection de fautes laser ont été réalisées à partir d'un modèle développé dans l’équipe. Ce modèle prend en compte la topologie de la cible. Des tests ont ensuite été réalisés sur un circuit ASIC implémentant l'algorithme AES. L'analyse des fautes a montré la présence des trois types de fautes mais aussi un faible taux d'injection. En revanche, le taux de répétabilité des fautes était particulièrement élevé. Cela nous a permis d'améliorer une attaque existante et d'obtenir au final une attaque plus efficace que les attaques classiques, nécessitant moins de chiffrements fautés et une analyse des résultats réduite pour retrouver la clef secrète. Enfin, une évaluation des contre-mesures embarquées dans ce circuit a montré leurs inefficacités vis à vis des attaques en fautes par laser. Des pistes d'amélioration ont ensuite été proposées. / Cryptographic circuits, because they contain confidential informations, are subject to fraud from malicious users, commonly known as attacks. Several attacks have been published and analysed. One of the most effective attack, called Differential Fault Analysis (DFA), uses some fault, voluntary injected by the attacker during the computations, for example with a laser. However, fault models used by these attacks can be restrictive and determine the effectiveness of the attack. Thus, it is important to know which fault model is useful or feasible according to the targeted device or injection means (in our case the laser).A first study about the injected fault types (Bit-set, Bit-reset or Bit-flip) on SRAM memory cells highlighted the strong data dependency of the injected faults and the irrelevance of the Bit-flip fault type. This last result allows to mount Safe Error attacks and creates a real security issue. These results were obtain thanks to sensitivity laser map performed on an isolated SRAM cell and on an 8-bits micro-controller RAM memory. To confirm these experimental results, SPICE simulations have been made with a model developed in the department. This model takes into account the topology of the target.Tests were then carried out on an ASIC implementing the AES algorithm. The fault analysis showed the presence of the three types of faults but also a low injection rates. In contrast, the error repeatability was particularly high. This allowed us to simplify an existing attack and to obtain an attack more effective than conventional attacks, requiring fewer faulted cipher text and reducing the complexity of the analysis to find the secret key. Finally, an assessment of the countermeasure of this circuit showed their ineffectiveness with respect to fault laser attacks. Areas for improvement were then proposed.

Le moteur à allumage par compression est incontestablement une des solutions pour réduire les émissions de CO2. L’utilisation de forts rapports de compression permet d’atteindre des rendements plus élevés que les moteurs à allumage commandé. Cependant, cette motorisation possède un certain nombre de défauts liés à l’inflammation du carburant et au contrôle du dégagement de chaleur. Ainsi, lorsque le moteur à allumage par compression est associé à un carburant Diesel et utilisant les systèmes d’injection traditionnels, les niveaux des émissions polluantes et du bruit de combustion peuvent devenir critiques. Une solution consiste à décomposer l’injection du carburant en plusieurs pulses (injections multiples) afin d’obtenir un contrôle optimal de la stratification du mélange air-carburant et du taux de dégagement de chaleur. Cette approche, rendue possible par le rail haute pression, est en train de devenir la règle dans les moteurs Diesel. Devant la complexité des phénomènes physico-chimiques rencontrés lors de de la combustion Diesel avec des injections multiples, la modélisation de celle-ci par des outils industriels telle que la modélisation 3D RANS (résolution des équations moyennes) reste un challenge. L’amélioration des modèles est donc essentielle afin de prédire le dégagement de chaleur et les émissions polluantes. Etant donné le manque de résultats expérimentaux précis, suffisamment détaillés et complets, l’amélioration substantielle des modèles reste problématique. La simulation numérique directe (DNS) est donc un outil permettant de générer des résultats détaillés et ainsi de développer et évaluer des modèles pour la simulation RANS. Dans cette thèse, différents modèles de combustion reposant sur une approche tabulée de la chimie ont été évalués afin de dégager leurs voies d’amélioration dans des configurations d’injections multiples, en ayant recours à des DNS de configurations représentatives d’injections multiples. Une base de données DNS représentative du problème a été construite, analysée et a servi ensuite de support à l’analyse approfondie des modèles étudiés. A la suite de cette analyse, certaines hypothèses sous-jacentes aux modèles ont été revisitées. / Compression-ignition engines are widelyused, mainly due to their high thermal efficiency andconsequent low CO2 emissions compared to sparkignitionengines. However, this technology has somedisadvantages related to the limited control over autoignitionof the air-fuel mixtures and heat release rate.Hence, in compression-ignition engines at their mostbasic form, the level of combustion noise and emissionsof nitrogen oxides and particulate matter canbecome critical. An effective strategy to tackle theseproblems is to decompose fuel injection into multipleinjection pulses permitting an optimal control of theair-fuel mixture formation and, thus, of the autoignitiondelay and the heat release rate. Multiple injectionstrategies become more and more popular dueto their advantages over conventional single injectioncycles. The physical phenomena involved in suchconfigurations, however, are complex and their modellingremains challenging, especially in the context ofindustrial 3D simulation using the Reynolds-averagedNavier-Stokes (RANS) formalism. The progress ofcompression-ignition applications depends to a greatextent on the capacity of the physical models to predictheat release rate and pollutant emissions. Thelack ofa experimental results at the scale of interestorientated this study towards the use of Direct NumericalSimulation (DNS) providing a model-free insightinto the interaction between turbulent mixing and combustionchemistry. In the framework of this Ph.D. thesis,a DNS database was generated and analysed,covering a range of single and split Diesel injectionrelevantconditions. Then, different turbulent combustionmodels based on tabulated chemistry were evaluatedby comparison with the DNS results. Followingthis analysis, a new modelling approach adapted tomultiple injection configurations was elaborated. Finally,a strategy for the application of the new modellingapproach in 3D RANS was proposed for prospectivemulti-injection compression-ignition engine simulationswith an improved accuracy.

Drug Consumption Rooms (DCRs), where injecting drug users (IDUs) can use pre-obtained drugs in a hygienic and professionally supervised low threshold setting, aim to engage high risk IDUs, reduce public drug use, injecting-related morbidity and mortality, and improve access to drug treatment. This thesis evaluates the service demand, accessibility, utilisation, and coverage of Australia???s first DCR, the Sydney Medically Supervised Injecting Centre (MSIC), located in an area with a history of illegal shooting gallery operation. MSIC impact on injecting practices and injecting related health, and referral to drug treatment were also examined. Methods included cross-sectional IDU surveys, key informant interviews, staff focus groups, analysis of client registration and surveillance data and routinely collected data on needles and syringes - including multiple indirect prevalence estimation, and prospective follow-up of MSIC referrals. Shooting gallery users expressed demand for and willingness to use the MSIC. Injecting episodes previously occurring in shooting galleries appear to have been transferred to the MSIC, although shooting galleries continued to operate at a reduced level. The MSIC service model was accessible, with few refusals of entry, high levels of client satisfaction and limited non-use for reasons relating to the model. MSIC engaged high risk IDUs - regular injectors, sex workers, and those injecting in public places and shooting galleries - who were also more likely to be frequent attendees. MSIC clients were more likely than other IDUs to inject in public places and shooting galleries, be HCV seropositive, have riskier injecting practices and more severe injecting related health problems. MSIC achieved good coverage of the local IDU population (70.7%, range 59.1%-86.7%) and modest coverage of their estimated total injecting episodes during its operating hours (8.8%, range 7.3%-10.8%). MSIC use was associated with improvements in injecting practices and health. Frequent MSIC use was also associated with higher rates of referral to drug treatment than less frequent use. Drug treatment referral uptake was positively associated with a recent history of daily injection and sex work and negatively associated with a lifetime history of psychiatric treatment and/or self harm. This research was confounded by substantial changes in heroin availability during the study period but provides new evidence on DCR coverage, impact on injecting practices and health, and referral to drug treatment. Implications for future research are discussed.