O presente trabalho desenvolve uma metodologia numérica de análise do escoamento em grades lineares de perfis aerodinâmicos com aplicação direcionada ao dimensionamento de máquinas de fluxo axiais. O método consiste na realização de uma interação entre dois modelos computacionais: o potencial (ausência de efeitos viscosos) e o de camada limite, obtendo-se resultados muito próximos dos experimentais e com baixo custo computacional. O código potencial, baseado no método dos painéis, utiliza a formulação de Hess & Smith [1

Este estudo teve como objetivo comparar o efeito agudo de três métodos de recuperação pós-exercício (recuperação ativa, passiva e crioterapia) sobre o desempenho físico, marcadores fisiológicos, psicológicos, bioquímicos e imunológicos, bem como os sentidos atribuídos por sujeitos treinados. Doze corredores treinados em provas de meio-fundo e fundo, voluntários, do gênero masculino (idade: 20,6 ± 1,7 anos; Massa corporal: 64,1 ± 5,6 Kg; Estatura: 1,74 ± 0,05 m.; Gordura corporal: 6,8 ± 2,7 %; VO2máx: 57,0 ± 5,9 mL.Kg-1.min-1; vVO2máx: 15,7 ± 1,7 Km/h; Tlim: 603 ± 243 s.) realizaram três corridas de 30 minutos, em esteira rolante, a 80% da vVO2max, estimado através de teste incremental. Em seguida foram aplicados os métodos de recuperação ativa (corrida a 40% da vVO2max), passiva (sentado em uma cadeira) e crioterapia (imersão em água com gelo quebrado a 5° [±1º] até a altura da crista ilíaca) por 20 minutos, em ordem contrabalanceada. Logo após, os sujeitos realizaram um teste de corrida (Tlim) a 100% da vVO2max. Uma semana antes da realização dos testes, foi realizado um procedimento de familiarização com os métodos de recuperação a serem aplicados. As taxas dos marcadores tempo limite de corrida, distúrbio de humor total, razão fadiga/vigor, percepção subjetiva de esforço, frequência cardíaca, lactato, IL-6, TNF-, leucócitos, neutrófilos, monócitos e linfócitos foram mensuradas no momento anterior a corrida (M1), após a corrida na esteira rolante (M2), imediatamente após a aplicação dos métodos recuperativos (M3) e após a aplicação do teste de corrida tempo limite (M4), exceto a PSE que foi mensurado no M1 e M4, e o Tlim e a entrevista (para análise de representações sociais) que foram realizadas no M4. Foram retirados 18ml de sangue venoso, em cada momento de coleta, para realização dos procedimentos de análise sanguínea. Após os resultados concluímos que o uso dos métodos de recuperação ativa, passiva ou crioterapia durante 20 minutos após uma corrida de 30 minutos a 80%vVO2máx não afetou o desempenho subsequente de corrida a 100%vVO2máx até a exaustão. A crioterapia promove maior queda na frequência cardíaca e menor remoção de lactato após exercício a 80%vVO2máx comparada aos métodos de recuperação ativa e passiva, promovendo maior produção de lactato e menor resposta cronotrópica durante corrida subsequente a 100%vVO2máx até a exaustão e que o uso da crioterapia não interfere na percepção de esforço e nas respostas psicológicas após o esforço, mas induz uma maior perturbação sobre os marcadores imunológicos, especificamente, sobre leucócitos e linfócitos. Na perspectiva qualitativa, verificou-se uma variedade discursiva sobre a escolha do melhor método de recuperação. Os sentidos que mais se destacaram foram: uma maior leveza do corpo, acalmando a musculatura e fica mais... assim, relaxado na crioterapia; ação natural do corpo e quando se está cansado paramos para descansar na recuperação passiva e; continuidade de movimentos, operabilidade, manutenção do ritmo e da normalidade na recuperação ativa / This study aimed at comparing the acute effect of three post-exercise recovering methods (active, passive and cryotherapy recovering) on the physical performance, physiological, psychological, biochemical, immunological, performance and sense markers attributed by trained subjects. Twelve male volunteer runners (aged 20.6 + 1.7 years old; Body mass: 64.1 + 5.6 kg; Height: 1.74 + 0.05 m; Body fat 6.8 + 2.7%; VO2máx: 57,0 ± 5,9 mL.Kg-1.min-1; vVO2máx: 15,7 ± 1,7 Km/h; Tlim: 603 ± 243 s.) trained in middle-distance and distance races have accomplished three 30-minute runnings on a treadmill at 80% of the vVO2, estimated through an incremental test. After that, the active (running at 40 % of the vVO2max), passive (sitting on a chair) and cryotherapy (immersion in water with broken ice at 5° [+ 1°] until the height of the iliac crest) recovering methods were applied for 20 minutes in counterbalanced order. Then, the subjects carried out a running test (Tlim) at 100% of the vVO2max. One week before the accomplishment of the tests, a procedure in order to familiarize them with the recovering methods to be applied was carried out. The running limit time markers, total humor disturb, fatigue/vigor ratio, subjective perception of effort, heart rate, lactate, IL-6, tnf-, leucocytes, neutrophils and lymphocytes rates were measured at the moment before the running (M1), after running on the treadmill (M2), immediately after applying the recovering methods (M3) and after doing the limit time running test (M4), except the PSE, which was measured in M1 and M4, and the Tlim and the interview (to analyze the social representations), which were carried out in M4. 18 ml of venous blood were taken, in each moment of the blood collecting so as to carry out the blood analysis procedures. After the results, we reached the conclusion that the use of active, passive and cryotherapy recovering methods within 20 minutes after a 30-minute running at 80%vVO2máx hasnt affect the performance of a following running at 100%vVO2máx until exhaustion. The cryotherapy promotes a higher fall in the heart rate and a smaller lactate removal after the exercise at 80%vVO2máx, compared to the active and passive recovering methods, thus promoting higher production of lactate and a smaller chronotropic response during the follow-up running at 100%vVO2máx until exhaustion; and that the use of cryotherapy does not interfere in the effort perception or in the psychological responses after effort, but it leads to a higher disorder on the immunologic markers, specifically on the leucocytes and lymphocytes. Within the qualitative perspective, it was verified a discursive variety about the choice of the best recovering method. The senses which were highlighted most were, a larger lightness of the body, calming the muscles down and it gets sort of, relaxed in cryotherapy; natural action of the body and when youre tired we stop to rest in the passive recovering; and, continuity of movement, operability, keeping the rhythm and the normality in the active recovering

Em inúmeras aplicações práticas da engenharia a camada interfacial entre dois fluidos é de extrema importância para a correta caracterização do escoamento. Especificamente na Engenharia Ambiental e Hidráulica na interface entre o ar e a água existem propriedades capazes de relacionar a aeração e oxigenação. Focado na dinâmica dos processos turbulentos, o estudo proposto se aplica a problemas de sub-pressão em vertedores e visa analisar a troca de gases da interface ar-água em situações de fases dispersas e avaliar a qualidade da água a jusante dos mesmos. O objetivo maior é descrever a relação entre o comportamento da superfície da água, o desenvolvimento da camada limite e os regimes de escoamento de acordo com a vazão volumétrica. Para representar a distribuição da fração de vazios da fase dispersa, foram usados os princípios da formulação dos escoamentos em vertedores escalonados e da formulação para enlaçamento de ar. As argumentações e justificativas das formulações propostas para os perfis de concentrações foram baseadas na distribuição da fração de vazios prevista numericamente. A abordagem numérica do problema fluidodinâmico diferencia da maioria dos estudos concentrados na literatura, por estar baseada na quebra da superfície livre. / In many pratical aplications of engineering the interfacial layer between two fluids has a strong relevance in the process of right measurements of the flow. Espeficically in the enviromental and hydraulics engineering the interface between air and water is the property related with oxigen and areation of the flow. With focus on the dynamics of the turbulent processes, the proposed study is applied to sub-pressure problems in spillways. It investigates the gases exchange in the air- water interface in the dispersed phase and evaluate the water quality downstream. The major goal is to describe a relation between the boundary layer development and the flow regimes with discharge. To represent the distribution of void fractions of the dispersed phase, the physical formulation concepts of stepped spillways and entrapped air were used. The arguments and reasons to justify the proposed concentration profile formulation are based on the numerical provided void fraction distribution. The results as well as the physical model are in good agrement with described literature data. The Numerical approach of the fluid dynamics problem differs from major of described literature studies because it is based on the surface breakup.

Neste trabalho estão apresentadas novas estratégias para funcionalizar superfícies de ouro baseadas na sustentação de bicamadas lipídicas em superfícies de sensores de imagem por Ressonância de Plasmons de Superfície (SPRi) e a construção de um biosensor para detecção de citocromo c. SPRi é uma técnica ótica de gravimetria em tempo real. Por meio de medidas de variações de índice de refração (n) próximas a uma interface, a adsorção e desorção de moléculas podem ser mensuradas. Inicialmente testamos várias estratégias para encontrar um suporte adequado que se ligasse na superfície de ouro e que oferecesse sustentação e estabilidade para a bicamada de fosfolipídeo biotinilado. Estudos de FT-IR e MEV mostraram que a quitosana facilita a formação de uma bicamada íntegra de fosfolipídeos, de tal modo, que a mesma alcança valores de espessura próximos àqueles previstos, ~ 34,5 Å. Além disso, mostramos que esse sistema apresenta vantagens perante outros modelos, tais como, (poli-lisina/fosfolipídeos) e (tiol hidrofóbico/fosfolipídeo). Utilizando-se o complexo químico biotina/estreptoavidina conseguimos imobilizar o anticorpo anti cit c na bicamada, mantendo-o afastado da superfície de ouro. A construção do biosensor foi acompanhada com experimentos de SPRi. O limite de detecção de citocromo c atingido foi de 10-11mol/L. Um sensor construído somente com BSA e anticorpo anti cit c apresentou sensibilidade semelhante. Esta sensibilidade é em torno de três ordens de grandeza superior aos experimentos de imunoblotting usualmente utilizados para detecção de cit c. A principal limitação deste biosensor, tal como de outros imunoensaios, está intimamente ligada às vantagens e desvantagens dos anticorpos como ferramentas analíticas. / In this work we developed new strategies to functionalize gold surfaces based on the support of lipid bilayers on the surfaces of surface plasmon resonance imaging sensors (SPRi) and the construction of a biosensor for detection of cytochrome c. SPRi is an optical gravimetric real time technique. Through measurements of changes in refractive index (n) in close proximity to an interface, the adsorption and desorption of molecules can be measured. Initially we tested several strategies for finding a suitable medium that would adsorb on the gold surface and also support and stabilize a biotinylated phospholipid bilayer. Studies of FT-IR and SEM showed that chitosan induces the formation of an intact phospholipid bilayer, so that it reaches thickness values close to those expected, ~ 34.5 Å. Furthermore, we showed that this system has advantages in relation to other models, such as (poli-lisine/phospholipids) and (thiol hydrophobic / phospholipid). Using the chemical complex biotin/streptavidin anti cyt c antibody could be immobilized in the bilayer, keeping it away from the gold surface. The construction of the biosensor was accompanied with SPRi experiments. The limit of detection of cytochrome c was achieved from 10-11mol / L. A sensor built only with BSA and anti cyt c showed similar sensitivity. This sensitivity is about three orders of magnitude higher than the immunoblotting experiments commonly used for detection of cyt c. The main limitation of this biosensor, like in other immunoassays, is linked to the advantages and disadvantages of antibodies as analytical tools.

Nous étudions les flux turbulents de chaleur sensible et de chaleur latente, qui sont mal compris et mal mesurés sur les glaciers, à l'aide de campagnes de terrain déployées dans la zone d'ablation du glacier tropical du Zongo (16°S, Bolivie, 4900-6000 m) durant la saison sèche de l'hiver austral et sur le glacier alpin de Saint-Sorlin (Alpes Françaises, 45°N, 2600-3400 m) durant l'été boréal. Un mât de 6 m permettait la mesure des profils verticaux de vitesse de vent et de température de l'air et des mâts de 2 m comportaient des systèmes de covariances turbulentes (CT). Nous étudions l'évolution temporelle des flux turbulents et l'applicabilité de la méthode aérodynamique des profils en terrain complexe de montagne. Les hypothèses sont discutées via la caractérisation des régimes de vent et de la turbulence. Nous calculons ensuite les flux et les erreurs associées. Sur le Zongo, sous forçage synoptique faible, un écoulement catabatique s'installe de la fin d'après-midi jusqu'au matin, avec un maximum de vitesse de vent à environ 2 m de hauteur. Les forçages synoptiques forts s'alignent approximativement avec le glacier, provoquant un intense écoulement descendant, et dans ce cas nous n'observons pas de maximum de vitesse de vent. Souvent, autour de midi, des vents ascendants sont observés. Sur le glacier de Saint-Sorlin les forçages associés à des épisodes de Foehn ou à des dépressions se déplaçant depuis l'ouest, s'alignent approximativement avec le glacier, générant des vents forts descendants. Quand le forçage synoptique est modéré, un maximum de vitesse de vent est observé nuit et jour 50% du temps. Des vents ascendants sont observés 15% du temps, quand le forçage synoptique est faible. La couche de surface est perturbée par des tourbillons de couches externes sous vent fort, ou de lentes oscillations en écoulement catabatique. Ces perturbations influencent les flux turbulents. Les erreurs aléatoires sur la méthode des profils sont dues principalement à des incertitudes sur la température. L'erreur reste faible sur les flux moyens. La couche de surface est rarement plus épaisse que 2 m et la méthode des profils appliquée à l'aide des mesures plus obtenus plus haut sous-estime les flux de surface de 20% à 70% . Quand un maximum de vitesse de vent est observé, les flux sont sous-estimés même à 2 m. L'influence des perturbations de la couche de surface n'est pas capturée par la méthode des profils, et les flux sont environ 40% inférieurs à ceux mesurés par CT. Ces derniers sont affectés par d'importantes erreurs aléatoires, en raison d'un échantillonnage statistique insuffisant des grands tourbillons. La méthode sous-estime probablement les flux à cause d'une sous-estimation de la vitesse verticale (~15%) et de la divergence verticale des flux. Sur le glacier du Zongo, l'air de haute altitude est très sec et la sublimation (quelques mm d'eau par jour) est un important puits d'énergie à la surface. Le flux de chaleur sensible est un important gain d'énergie la nuit sous l'influence de vents forts (de 30 à 50 W m-2), car l'inversion de température est marquée. Quand un maximum de vitesse de vent est observé, les flux sont faibles (de 5 à 20 W m-2) car la vitesse du vent est faible. La somme des flux turbulents est faible dans ces deux cas car ils sont opposés et les biais se compensent. En vent ascendant, le flux de chaleur sensible est faible (<5 W m-2) car la stratification est neutre, mais le flux de chaleur latente reste important (de -25 à -35 W m-2), le flux net est donc important et les biais ne se compensent plus. Sur le glacier de Saint-Sorlin, le flux de chaleur latente est faible car l'air est humide, et le flux de chaleur sensible peut être intense (~25 W m-2) quand la vitesse du vent est élevée. Le flux net est fort par vent fort et les biais sur les flux calculés par la méthode des profils peuvent être élevés. / We study turbulent fluxes of sensible and latent heat, that are a poorly-known and difficult term to measure over glaciers, with the help of two field campaigns deployed over the ablation zone of Zongo glacier (16°S, Bolivia, 4900-6000 m.a.s.l.) during the austral winter dry season and over the Saint-Sorlin glacier (French Alps, 45°N, 2600-3400 m.a.s.l.) during the boreal summer. A 6-m mast allowing for wind speed and air temperature vertical profile measurements was installed, along with 2-m masts holding eddy-covariance systems. The focus is on the temporal evolution of turbulent fluxes and the applicability of the aerodynamic profile method in the complex terrain of high mountains. The assumptions of the method are discussed by characterizing the wind regimes and the turbulence. We then compute fluxes and associated errors. Above Zongo glacier, under weak synoptic forcing, katabatic flows are observed from late afternoon to early morning, with a wind-speed maximum at around 2 m. Strong synoptic forcing roughly aligns with the glacier, leading to strong downslope flows for which no wind-speed maximum is observed. Most of the days around noon, upslope flows are observed. On Saint-Sorlin glacier in summer, flows associated with low-pressure systems coming from the west or Foehn events roughly align with the glacier, leading to strong downslope winds. Wind-speed maxima are observed night and day, ~50% of the time, when synoptic forcing is moderate. Upslope flows are observed 15% of the time, when synoptic forcing is weak. The surface layer is disturbed by outer-layer eddies in strong flows and by slow oscillations if katabatic flow prevails. These disturbances influence turbulent fluxes. Random errors on the fluxes derived from the profile method are mainly due to temperature uncertainties. Errors remain small on the mean fluxes. The surface layer is rarely deeper than 2 m on both glaciers and the profile method with measurements made above that height underestimates the surface fluxes by 20% to 70%. When a wind-speed maximum is observed, fluxes are underestimated even at 2 m. The influence on the fluxes of the surface-layer disturbances is not captured by the profile method, and fluxes are about 40% smaller than the eddy-covariance fluxes. The latter are affected by large random errors due to inadequate statistical sampling of large-scale eddies and are probably underestimated, mainly due to vertical wind speed underestimation (~15%) and to vertical flux divergence. Above Zongo glacier, due to the dry high-elevation air, sublimation (a few millimeters w. e. per day) is a large energy loss for the surface. Sensible heat flux is a large energy gain in strong nocturnal downslope flows (from 30 to 50 W m-2) and strong winds, due to a marked temperature inversion. When a wind-speed maximum is observed, low wind speeds cause small turbulent fluxes (from 5 to 20 W m-2). The sum of turbulent fluxes is small in those two cases because the fluxes are opposed in sign and the biases mostly compensate. In upslope flows, the sensible heat flux is small (<5 W m-2) due to near-neutral stratification, but latent heat losses remain large (around -25 to -35 W m-2), so that the net turbulent flux is large and the biases do not compensate. Above Saint-Sorlin glacier, the latent heat flux remains small because the air is generally humid, whereas the sensible heat flux can be large (~25 W m-2) when wind speed is high. The net flux is large when wind speed is high, and the biases on net turbulent fluxes derived from the profiles can be significant.

In this thesis we study three different stochastic processes describing the brain activity. The first one is a continuous time version of the stochastic chains with memory of variable length. These stochastic chains take values in the set of neurons and assign, at time t, the value of the last neuron which spiked up to time t. Moreover, we assume neurons interact through a phenomena called chemical synapses. Briefly this means that when a neuron spikes, it loses all its membrane potential and at same time changes the membrane potential of the neurons which are influenced by it. Under this approach we proved the positive recurrent of the process and presented a perfect simulation algorithm able to generate a finite sample of the process under its invariant measure. In the second model we continue considering the chemical synapses interaction and add also an interaction through electrical synapses. The last one happens duo to the presence of specific channels which allow the passage of ions along the the membrane of two neurons and, as consequence, we have a sharing of potential between the neurons. Moreover, we consider also the constant lost of potential of the neurons for the environment which push each neuron to a resting state. For this model we study the long-run behaviour of the process with a finite number of neurons, the hydrodynamic limit for the system and investigate the possible invariant distributions for the limiting process. In the last model considered here we study the brain activity measured through EEG data. We investigate the predictive coding principle which says that neural networks are able to learn the statistical regularities inherent in a stimuli and reduce redundancy by removing the predictable components of the input. To test this conjecture we propose procedures to perform statistical model selection on the EEG data in order to retrieve structural features of stochastic sources. This is done through a case study in which the EEG data is recorded under the effect of two different stochastic rhythmic sources produced by two different context tree models. We present a suitable class of stochastic processes, called here as hidden context tree models, to model EEG signals evoked by rhythmic structures. Then, we propose a consistent statistical procedure to perform statistical model selection in this class and in our case study. / Nessa tese estudamos três diferentes processos estocásticos descrevendo a atividade cerebral. O primeiro processo é uma versão a tempo contínuo das cadeias estocásticas com memória de alcance variável. Essas cadeias tomam valores no conjunto dos neurônios e assumem, no instante t, o valor do último neurônio a disparar antes de t. Além disso, assumimos que os neurônios interagem entre si através de fenômenos chamados sinapses químicas. Resumidamente isso significa que quando um neurônio dispara perde todo seu potencial de membrana e, simultaneamente, muda o potencial de membrana dos neurônios que influencia. Para esse processo estocástico provamos a recorrência positiva e apresentamos um algoritmo de simulação perfeita capaz de gerar uma amostra finita cuja distribuição é a medida invariante do processo. Na segunda classe de modelos continuamos considerando as sinapses químicas e adicionamos ainda interação por sinapses elétricas. A última acontece devido a presença de canais específicos entre dois neurônios que permitem a passagem de íons ao longo de suas membranas, como consequência, temos um compartilhamento de potencial entre os neurônios. Além disso, consideramos também a constante perda de potencial dos neurônios para o meio que age empurrando o potencial de cada neurônio a um estado de repouso. Com esses modelos estudamos o comportamento a longo prazo do processo com um número finito de neurônios, o limite hidrodinâmico desse sistema e investigamos a possível distribuição invariante para o processo limite. Na última classe considerada aqui estudamos a atividade cerebral medida através de dados de EEG. Nós investigamos o princípio do código preditivo que afirma que redes neurais são capazes de aprender as regularidades estatísticas inerentes em um estímulo e reduzir a redundância removendo as componentes previsíveis. Para testar essa conjectura, propomos um procedimento para realizar seleção estatística de modelos em dados de EEG afim de recuperar características estruturais de fontes estocásticas. Isso é feito através de um caso de estudo em que dados de EEG são coletados sob o efeito de duas fontes rítmicas estocásticas distintas produzidas por duas árvores de contextos distintas. Nós apresentamos uma classe de modelos adequada, chamada aqui de modelos de árvore de contextos oculta, para modelar sinais de EEG evocados por estruturas rítmicas. Finalmente, propomos um procedimento estatístico consistente para fazer seleção estatística de modelos nessa nova classe assim como no nosso caso de estudo.

Améliorer la représentation de la couche limite stable constitue un des grands challenges de la prévision numérique du temps et du climat. Sa représentation est clé pour la prévision du brouillard, du gel des surfaces, des inversions de température, du jet de basse couche et des épisodes de pollution. De plus, à l'échelle climatique, la hausse de la température moyenne globale de l'air en surface impacte davantage les régions polaires : améliorer la représentation de la couche limite stable est un enjeu important pour réduire les incertitudes autour des projections climatiques. Depuis une quinzaine d'années, les exercices d'intercomparaison de modèles GABLS ont montré que le mélange turbulent dans la couche limite stable est généralement surestimé par les modèles de prévision du temps. En effet, de nombreux modèles intensifient artificiellement l'activité de leur schéma de turbulence afin d'éviter une décroissance inévitable du mélange lorsque la stabilité dépasse un seuil critique en terme de nombre de Richardson gradient. Ce problème numérique et théorique n'est pas en accord avec de nombreuses observations et simulations à haute résolution qui montrent une activité turbulente séparée en deux régimes : un régime faiblement stable dans lequel l'atmosphère est turbulente de manière continue et intense, et un régime très stable dans lequel la turbulence est très intermittente, anisotrope et faible en intensité. Ces travaux de thèse s'articulent autour de deux parties dont l'objectif principal est d'améliorer la paramétrisation de la turbulence dans le modèle atmosphérique de recherche Méso-NH développé conjointement par Météo-France et le Laboratoire d'Aérologie, et dans le modèle opérationnel AROME. Cette étude utilise une méthodologie communément employée dans le développement de paramétrisations qui consiste à comparer des simulations à très haute résolution qui résolvent les structures turbulentes les plus énergétiques (LES) à des simulations uni-colonnes d'un modèle méso-échelle. Plusieurs simulations 3D couvrant différents régimes de stabilité de l'atmosphère sont réalisées avec Méso-NH. Les limites du modèle LES en stratification stable sont documentées. Une première partie répond à la problématique de la surestimation du mélange dans le régime faiblement stable. Une expression originale pour la longueur de mélange est formulée. La longueur de mélange est un paramètre clé pour les schémas de turbulence associés à une équation pronostique pour l'énergie cinétique turbulente. Cette longueur de mélange non-locale combine un terme de cisaillement vertical du vent horizontal à une formulation existante qui repose sur la flottabilité. Le nouveau schéma est évalué dans des simulations 1D par rapport aux LES d'une part ; et dans le modèle opérationnel AROME par rapport aux observations de l'ensemble du réseau opérationnel de Météo-France d'autre part. Une deuxième partie apporte des éléments d'évaluation d'un schéma combinant deux équations pronostiques pour les énergies cinétiques et potentielles turbulentes. En condition stable, le flux de chaleur négatif contribue à la production d'énergie potentielle turbulente. L'interaction entre les deux équations d'évolution permet, via une meilleure prise en compte de l'anisotropie et d'un terme à contre gradient dans le flux de chaleur, de limiter la destruction de l'énergie turbulente dans les modèles. Dans les cas simulés, cette nouvelle formulation ne montre pas un meilleur comportement par rapport à un schéma à une équation pour l'énergie cinétique turbulente car le mécanisme d'auto-préservation n'est pas dominant par rapport au terme de dissipation. Il conviendra d'améliorer la paramétrisation du terme de dissipation dans le régime très stable. / The modeling of the stable atmospheric boundary layer is one of the current challenge faced by weather and climate models. The stable boundary layer is a key for the prediction of fog, surface frost, temperature inversion, low-level jet and pollution peaks. Furthermore, polar regions, where stable boundary layer predominates, are one of the region with the largest temperature rise : the stable boundary layer modeling is crucial for the reduction of the spread of climate predictions. Since more than 15 years, the GABLS models intercomparison exercices have shown that turbulent mixing in the stable boundary layer is overestimated by numerical weather prediction models. Numerous models artificially strengthen the activity of their turbulence scheme to avoid a laminarization of the flow at a critical value of the gradient Richardson number. The existence of this threshold is only a theoretical and a numerical issues. Numerous observations and high-resolution numerical simulations do not support this concept and show two different regimes : the weakly stable boundary layer that is continuously and strongly turbulent; and the very stable boundary layer globally intermittent with a highly anisotropic and very weak turbulence. This thesis aims at improving the turbulence scheme within the atmospheric research model Méso-NH developped by Météo-France and the Laboratoire d'Aérologie, and the operational weather forecast model AROME. We use a traditional methodology based on the comparison of high-resolution simulations that dynamically resolve the most energetic turbulent eddies (Large-Eddy Simulations) to single-column simulations. Several LES covering the weakly and the very stable boundary layer were performed with Méso-NH. The limits of applicability of LES in stratified conditions are documented. The first part of the study deals with the overmixing in the weakly stable boundary layer. We propose a new diagnostic formulation for the mixing length which is a key parameter for turbulence schemes based on a prognostic equation for the turbulent kinetic energy. The new formulation adds a local vertical wind shear term to a non-local buoyancy-based mixing length currently used in Méso-NH and in the French operational model AROME. The new scheme is evaluated first in single-column simulations with Méso-NH and compared to LES, and then in the AROME model with respect to observations collected from the operational network of Météo-France. The second part presents a theoretical and numerical evaluation of a turbulence scheme based on two prognostic equations for the turbulent kinetic and potentiel energies. In stratified conditions, the heat flux contributes to the production of turbulent potential energy. The laminarization of the flow is then limited by a reduction of the destruction of the turbulent kinetic energy by a better representation of the anisotropy and a counter-gradient term in the heat flux. On the simulated cases, this new formulation behaves similarly than the scheme with one equation for the turbulent kinetic energy because the self-preservation mechanism is not dominant compared to the dissipation term. Further research should improve the turbulent kinetic energy dissipation closure in the very stable regime.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:54Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-02-18Bitstream added on 2014-06-13T19:00:57Z : No. of bitstreams: 1 cortezgutierrez_ho_dr_sjrp.pdf: 1171634 bytes, checksum: dab1a18fa9cc0c38b49fe73954595b2d (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / O objetivo deste trabalho é investigar a localização de energia e o aprisionamento do breather no modelo de Peyrard Bishop com o potencial original de Morse, potencial simétrico de Morse e potenciais quárticos em cadeias homogêneas e não homogêneas usando o Teorema do limite anticontinuum. No caso não homogêneo, a impureza é introduzida pela profundidade do potencial. Foi observado que o modelo SPB apresenta pequenas amplitudes e menor densidade de energia comparada com o modelo PB. Para potenciais quárticos simétricos e assimétricos foi verificado numericamente que não temos transição de fase usando o conceito de amplitude média das vibrações. Entretanto, um potencial híbrido formado por um quártico e Morse pode fornecer uma grande amplitude de vibração das fitas de DNA . Finalmente, no sistema não homogêneo, se verificou a hipótese de aprisionamento por meio de uma simulação de interação do breather móvel com a região de TATA box para uma cadeia longa de DNA, correspondente à seqüencia de nucleotídeos que codifica a insulina. Este resultado deve ajudar a estender a aplicação dos breathers discretos a sistemas biológicos que levam em conta reações bioquímicas localizadas (como, por exemplo, reações enzimáticas) em macromoléculas biológicas. O modelo PB pode ser modificado para explicar a existência de movimentos localizados de grande amplitude. O decaimento da função potencial para valores grandes mostraram uma vibração localizada no equilíbrio de grande amplitude. Isso é feito alterando o potencial on site. / The objective of this work is to investigate the energy localization and the breather trapping in the Peyrard-Bishop model with the original Morse potential, symmetric Morse potential and quartics potentials in homogeneous and inhomogeneous chains. In the inhomogeneous case, the impurity is introduced by the depth of the potential. It was observed that the SPB model shows small amplitude and lower density of energy compared with the PB model. Quartics potentials, for symmetric and asymmetric cases, do not show phase transition. It is verified by numerical calculation using the concept of mean amplitude of the vibrations. Meanwhile, a potential hybrid formed by a quartic and Morse is ideal for DNA applications. Finally, it was verified the trapping hypotheses through the simulation of interaction of mobile breather with the region of TATA box for a long chain of DNA corresponding to the nucleotide sequence that encodes the insulin. This result should help to extend the application of discrete breathers the biological systems that take into account located biochemical reactions (such as enzymatic reactions) in biological macromolecules. In addition, the PB model can be modified to explain the existence of highly localized large amplitudes motions of the base pairs in DNA. We do this change the on site potential.

A interligação dos sistemas elétricos de potência (SEPs) resultou em um aumento na complexidade dos mesmos. Além disso, devido a pressões econômicas e ambientais, os sistemas têm operado mais próximos aos seus limites de transmissão, o que aumenta a relevância de análises de segurança no contexto de estabilidade de tensão. Neste cenário, problemas associados à capacidade de transmissão do SEP, como a bifurcação induzida por limite (BIL), tornam-se mais importantes, criando a necessidade de ferramentas de análise apropriadas. Um dos objetivos deste projeto de mestrado é estudar mais profundamente as BILs para que se possa tratar melhor o fenômeno no contexto de estabilidade de tensão. Outro objetivo é o desenvolvimento de técnicas para avaliação da margem de estabilidade de tensão (MET) considerando a possibilidade de ocorrência de BIL. Finalmente, dada a grande importância e ampla utilização da análise de sensibilidade da MET devido à bifurcação sela-nó (BSN) em estudos de estabilidade de tensão, o equacionamento do problema de análise de sensibilidade da MET devido à BIL é o terceiro objetivo deste trabalho. A análise de sensibilidade é importante pois, não só fornece mais informações sobre o fenômeno de instabilidade e seus mecanismos, mas também auxilia na análise de segurança de SEPs, fornecendo informações sobre quais ações de controle serão mais eficazes na manutenção da MET e quais contingências serão mais severas. Isto é, quais mudanças no sistema mais afetam a MET. No entanto, este tipo de análise só foi realizado para o caso em que a MET é determinada por um ponto de BSN, não para o caso da BIL. Com o intuito de possibilitar que ferramentas de seleção de controles preventivos tratem o fenômeno da BIL, realizou-se uma análise de sensibilidade do ponto de BIL similar à análise usual baseada na BSN. Outra contribuição deste trabalho é uma formulação suave de limites complementares que foi aplicada ao problema de limites de injeção de potência reativa de unidades geradoras. A formulação proposta transforma, pelo menos numericamente, a BIL em uma BSN que pode ser detectada através de métodos já consolidados na literatura. / The interconnection of electric power systems (EPSs) led to an increase in security assessment complexity. Besides, due to economical and environmental inuences, EPSs have been operating closer to their transmission limits, which raises the relevance of security assessment in the context of voltage stability. In this scenario, problems related to EPS power transmission capacity, such as the limit induced bifurcation (LIB), become more important and bring the need of appropriate analysis tools. One of the goals of this project is to study the LIB problem more deeply, so it can be better understood in the context of voltage stability. Another objective is the development of methods for evaluating the load margin (LM) considering the possible occurrence of LIBs. Finally, since the LM sensitivity analysis due to saddle-node bifurcation (SNB) plays a highly important role in voltage stability studies, developing a method for LM sensitivity analysis due to LIB is our third objective. The sensitivity analysis is important not only because it provides information on the instability phenomenon and its mechanisms, but it is also useful for EPS security assessment, since it may provide knowledge on which control actions will be more eective in increasing the LM and which contingencies may be more severe. However, this analysis has been performed only for the case in which the LM is determined by a SNB point, not for the LIB case. With the intention of enabling pre-existing preventive control selection tools to treat the LIB phenomenon, a sensitivity analysis was performed at the LIB point similarly to what was developed for the SNB. Another contribution of this work is a smoothing formulation for complementary limits that was applied to the problem of limited reactive power injection of generating units. The proposed formulation transforms, at least numerically, the LIB in a SNB, which may be detected through methods already established in literature.

Nesta tese, o limite não re1ativistico em teorias quânticas de campos em 2+1 dimensões é discutido1 perturbativamente, através da introdução de um corte intermediário que permite 0 cálculo de.expansão /P/m das amplitudes quânticas. especificando a origem, no espaço dos estados intermediários, de cada uma. das contribuições. Este procedimento é aplicado à teoria 4 e um esquema de redução a nível das amplitudes, que identifica a contribuição do setor de baixas energias com 0 resultado da teoria não re1ativistica, é proposto. Quando aplicado á teoria de Chern-Simons escalar, este procedimento sugere correlações relativísticas para o espalhamento Aharonov-Bohm. / n this thesis, the nonrelativistic limit of quantum field theories in 2 + 1 dimensions is discussed, perturbatively, through the introduction of an intermediate cutoff which generates the /p/m expansion of the quantum amplitudes and specifies the origin of each contribution in the space of the intermediary states. This scheme is applied to the theory 4 and a reduction procedure for the amplitudes that identify the low energy sector contribution with the results of the nonrelativistic theory is proposed. When applied to the scalar Chern-Simons theory, this procedure gives relativistic corrections to the Aharonov- Bohm scattering.