Le travail de thèse présenté ici apporte des éléments de compréhension sur l'influence de la gestion de l'eau et de la gestion thermique d'une PEMFC sur ses performances électriques. Un modèle bidimensionnel représentant les transferts de matière et de chaleur dans l'épaisseur d'une cellule élémentaire et le long des canaux d'alimentation est mis en place. Une partie spécifique de l'étude concerne la modélisation microscopique des agglomérats réactionnels et l'influence de l'eau présente dans ces zones actives sur les performances électriques locales et globales de la pile. Dans l'optique de réaliser un modèle pouvant s'intégrer à un système de contrôle, les transports couplés de l'eau liquide et vapeur, de la chaleur et des charges sont résolus analytiquement. Quelles que soient les conditions de fonctionnement, le modèle permet de calculer quel est l'état interne de la pile en terme d'hydratation, de production de courant et de chaleur. Le diagnostic de l'état interne de la pile en fonction des conditions opératoires permet de connaître précisément comment adapter les paramètres d'alimentation de la pile pour obtenir des performances électriques optimales. Les distributions locales d'eau, de courant et de température sont présentées en fonction de la stratégie d'alimentation en gaz de la pile et de l'orientation du circuit de régulation thermique. Une partie consacrée au diagnostic de fonctionnement d'une pile illustre en quoi l'utilisation du modèle et la connaissance de l'état interne de la pile apporte des informations primordiales lors de l'utilisation d'une pile à combustible / The present work contributes to the understanding of water management and thermal management of a PEM fuel cell influences on the electrical performances. A bidimensional model representing mass and heat transfer in the cell thickness and along distribution channels is done. A specific part of the study concerns a microscopic representation of reactive agglomerates. This part presents the impact of the liquid water presence on local and global current densities. In te vein of integrating this model in a total fuel cell control system, simplifications have been done and coupled mass, heat and charge transfers are solved analytically. For any operating condition, the model gives a complete view of the hydric, thermal and electric inner situation of the cell. This diagnosis of the inner state of the cell leads to find the operating conditions giving to the optimal electric performances. Water, current and temperature distributions are presenting for different gas feeding strategies and different thermal management configurations. A specific part is dedicated to illustrate how this local diagnosis of the cell state can be used to estimate its global electric performances

Le schéma d'allumage par choc représente une alternative aux schémas d'allumage classiques en Fusion par Confinement Inertiel. Sa singularité repose sur la relaxation des contraintes sur la phase de compression et l'atteinte des conditions d'allumage par l'envoi d'une impulsion laser brève (~500 ps) et très puissante (~300 TW) sur le combustible en fin d'implosion.Au cours de ce travail de thèse, il a été établi que ce procédé induit une configuration non-isobare du combustible au moment de l'allumage, modifiant ainsi les critères d'inflammation du Deutérium-Tritium (DT) par rapport aux schémas conventionnels d'allumage. Un modèle de gain pour la combustion est ensuite développé et des courbes de gain pour l'allumage par choc sont alors obtenues puis validées numériquement. La modélisation hydrodynamique présentée a démontré qu'il est ainsi possible d'obtenir de hauts gains à plus faibles énergies laser que l'allumage conventionnel du fait de la haute pression du point chaud au moment de l'allumage résultante de la propagation du choc d'allumage.Le code d'hydrodynamique radiative CHIC du CELIA a été utilisé afin de développer des dépendances paramétriques définissant les conditions optimales en termes de paramètres de dimensionnement de cibles pour l'atteinte des conditions d'ignition. Ces études numériques ont mis en lumière le potentiel du procédé d'allumage par choc en termes d'économie d'énergie laser, de hauts gains mais aussi de marges de sécurité et de robustesse pour l'allumage. Enfin, les résultats des premières campagnes expérimentales d'allumage par choc en symétrie sphérique effectuées sur l'installation laser OMEGA (NY, USA) sont présentés. Une interprétation des résultats est proposée à partir de simulations hydrodynamiques mono et bidimensionnelles. Différentes pistes sont alors explorées afin d'expliquer les différences observées et des solutions potentielles pour l'amélioration des performances à l'échelle de l'installation OMEGA sont proposées. / The Shock Ignition (SI) scheme is an alternative to classical ignition schemes in Inertial Confinement Fusion. Its singularity relies on the relaxation of constraints during the compression phase and fulfilment of ignition conditions by launching a short and intense laser pulse (~500 ps, ~300 TW) on the preassembled fuel at the end of the implosion.In this thesis, it has been established that the SI process leads to a non-isobaric fuel configuration at the ignition time thus modifying the ignition criteria of Deuterium-Tritium (DT) against the conventional schemes. A gain model has been developed and gain curves have been infered and numerically validated. This hydrodynamical modeling has demonstrated that the SI process allows higher gain and lower ignition energy threshold than conventional ignition due to the high hot spot pressure at ignition time resulting from the ignitor shock propagation.The radiative hydrodynamic CHIC code developed at the CELIA laboratory has been used to determine parametric dependences describing the optimal conditions for target design leading to ignition. These numerical studies have enlightened the potential of SI with regards to saving up laser energy, obtain high gains but also to safety margins and ignition robustness.Finally, the results of the first SI experiments performed in spherical geometry on the OMEGA laser facility (NY, USA) are presented. An interpretation of the experimental data is proposed from mono and bidimensional hydrodynamic simulations. Then, different trails are explored to account for the differences observed between experimental and numerical data and alternative solutions to improve performances are suggested.

O presente trabalho tem por objetivo a caracterização dinâmica dos sistemas múltiplos de planetas extrassolares. O critério de classificação escolhido é baseado na proposta publicada inicialmente em Ferraz-Mello et al. (2005) e posteriormente modicada em Michtchenko et al. (2007). Para a obtenção dos parâmetros planetários orbitais foi feita uma pesquisa em diversos catálogos e artigos disponíveis para posterior criação de um catálogo próprio. Este incluiu somente sistemas extrassolares múlltiplos, ou seja, sistemas que contêm dois ou mais planetas orbitando a estrela. Foram feitas simulações numéricas de estabilidade dinâmica dos sistemas do catálogo próprio com tempos de integração de 200 mil até 21 milhões de anos. Ao todo, foram analisados 37 sistemas múltiplos extrassolares, divididos em 50 subsistemas considerando-se a estrela e dois planetas em órbitas consecutivas. Ao todo, foram analisados 37 sistemas múltiplos extrassolares, divididos em 50 subsistemas considerando-se a estrela e dois planetas em órbitas consecutivas. Estes foram submetidos ao total de 68 simulações computacionais. Os sistemas que apresentaram um cenário de estabilidade dinâmica foram posteriormente separados em três classes: ressonantes, seculares ou hierárquicos. Mais ainda, o comportamento secular desses sistemas foi classificado conforme o movimento do ângulo \"Deltavarpi\" : oscilatório em torno de 0º, oscilatório em torno de 180º ou circulatório. Os resultados das simulações são mostrados para todos os sistemas estudados. / The aim of the present work is a dynamic classification of multiple extrasolar systems. The characterization criterion used is based on a criterion proposed initially in Ferraz-Mello et al. (2005) and modified in Michtchenko et al. (2007). To obtain orbital parameters of the extrasolar systems, a search was done into several available catalogues and the scientific literature. A new catalogue was compiled containing only multiple extrasolar systems, that is, systems with two or more planets in orbit of the host star. Numerical simulations of dynamical stability of the cataloged systems were done considering pairs of planets on the consecutive orbits. Totally, 37 multiple extrasolar systems were analyzed, decomposed in 50 sub-systems each one consisting of the host star and two planets. The time evolution of those were simulated over time spans from 200 thousand years to 21 million years in 68 numerical simulations. The systems which have presented a dynamical stability were subsequently classified in resonants, secular or hierarchical and their secular behavior was classified with respect of the angle \"Deltavarpi\" as oscillation around 0º, oscillation around 180º or circulation. The result of all simulations are presented here for the analyzed systems.

Le but de cette thèse est de faire l'étude de méthodes de volumes finis pour des équations aux dérivées partielles déterministes et stochastiques; nous effectuons des simulations numériques et démontrons des résultats de convergence d'algorithmes.Au Chapitre 1, nous appliquons un schéma semi-implicite en temps combiné avec la méthode de volumes finis généralisés SUSHI pour la simulation d'écoulements à densité variable en milieu poreux; il vient à résoudre une équation de convection-diffusion parabolique pour la concentration couplée à une équation elliptique en pression. Nous présentons ensuite une méthode de simulation numérique pour un problème d'écoulements à densité variable couplé à un transfert de chaleur.Au Chapitre 2, nous effectuons une étude numérique de l'équation de Burgers non visqueuse en dimension un d'espace, avec des conditions aux limites périodiques, un terme source stochastique de moyenne spatiale nulle et une condition initiale déterministe. Nous utilisons un schéma de volumes finis combinant une intégration en temps de type Euler-Maruyama avec le flux numérique de Godunov. Nous effectuons des simulations par la méthode de Monte-Carlo et analysons les résultats pour différentes régularités du terme source. Il apparaît que la moyenne empirique des réalisations converge vers la moyenne en espace de la condition initiale déterministe quand t → ∞. Par ailleurs, la variance empirique converge elle aussi en temps long, vers une valeur qui dépend de la régularité et de l'amplitude du terme stochastique.Au Chapitre 3, nous démontrons la convergence d'une méthode de volumes finis pour une loi de conservation du premier ordre avec une fonction de flux monotone et un terme source multiplicatif faisant intervenir un processus Q-Wiener. Le terme de convection est discrétisé à l'aide d'un schéma amont. Nous présentons des estimations a priori pour la solution discrète dont en particulier une estimation de type BV faible. A l'aide d'une interpolation en temps, nous démontrons deux inégalité entropiques vérifiées par la solution discrète, ce qui nous permet de prouver que la solution discrète converge selon une sous-suite vers une solution stochastique faible entropique à valeurs mesures de la loi de conservation.Au Chapitre 4, nous obtenons des résultats similaires à ceux du Chapitre 3 dans le cas où la fonction flux n'est pas monotone; le terme de convection est discrétisé à l'aide d'un schéma monotone. / This thesis bears on numerical methods for deterministic and stochastic partial differential equations; we perform numerical simulations by means of finite volume methods and prove convergence results.In Chapter 1, we apply a semi-implicit time scheme together with the generalized finite volume method SUSHI for the numerical simulation of density driven flows in porous media; it amounts to solve a nonlinear convection-diffusion parabolic equation for the concentration coupled with an elliptic equation for the pressure. We then propose a numerical scheme to simulate density driven flows in porous media coupled to heat transfer. We use adaptive meshes, based upon square or cubic volume elements.In Chapter 2, We perform Monte-Carlo simulations in the one-dimensional torus for the first order Burgers equation forced by a stochastic source term with zero spatial integral. We suppose that this source term is a white noise in time, and consider various regularities in space. We apply a finite volume scheme combining the Godunov numerical flux with the Euler-Maruyama integrator in time. It turns out that the empirical mean converges to the space-average of the deterministic initial condition as t → ∞. The empirical variance also stabilizes for large time, towards a limit which depends on the space regularity and on the intensity of the noise.In Chapter 3, we study a time explicit finite volume method with an upwind scheme for a first order conservation law with a monotone flux function and a multiplicative source term involving a Q-Wiener process. We present some a priori estimates including a weak BV estimate. After performing a time interpolation, we prove two entropy inequalities for the discrete solution and show that it converges up to a subsequence to a stochastic measure-valued entropy solution of the conservation law in the sense of Young measures.In Chapter 4, we obtain similar results as in Chapter 3, in the case that the flux function is non-monotone, and that the convection term is discretized by means of a monotone scheme.

Automotive headlamps work in very variable operating conditions during which the producer have to guarantee their primary function of seeing and being seen. During the development stage of the new headlamps the manufacturers want to eliminate defects which could led to malfunction in operation. The numerical simulations along with the test procedures are appropriate tools for detection of problematic areas. The most appropriate approach is designing of experiment with a view to the subsequent simple implementation of the measured data into numerical simulations software and carefully choosing a measuring method of the monitored physical quantities. The thesis deals with phenomenon of condensation in headlamps, which has a negative effect on the light distribution and their life expectancy. Due to this experimental defog methodology was developed based on evaporation of a specified amount of water into the headlamp and then condensation on the inside surface of the headlamp lens. Pictures are taken during the measurements and the fogged and defogged areas are automatically detected. The results from experiments are used to adjust and verify a numerical model. The next part is devoted to the thermal load of the headlamp components which are mostly heated by waste heat from light sources. This phenomena depends mainly on the type of source, emissivity and thermal conductivity. A methodology of temperature measurement, thermal conductivity measurement, non-stationary method for emissivity determination and spectral characterization of thermal source based on their thermal fluxes to the surroundings has been developed.

Cette thèse porte sur différents aspects des dynamiques ultra-rapides d’atomes et de molécules soumises à des impulsions laser infrarouges courtes et intenses. Nous étudions des processus fortement non linéaires tels que l’ionisation tunnel, la génération d’harmoniques d’ordre élevé ou l’ionisation au-dessus du seuil. Deux approches différentes sont utilisées. D’un côté nous mettons au point des modèles analytiques approchés qui nous permettent de construire des interprétations physiques de ces processus. D’autre part nous appuyons les interprétations données par ces modèles avec les résultats obtenus par des simulations numériques qui résolvent explicitement l’équation de Schrödinger dépendante du temps en dimension réduite. Nous étudions également une méthode numérique basée sur l’interaction de configuration dépendante du temps afin de pouvoir des décrire des systèmes à plusieurs électrons plus gros et plus complexes. / In this thesis we study different aspects of the ultrafast dynamics of atoms and molecules triggered by intense and short infrared laser pulses. Highly non-linear processes like tunnel ionization, high order harmonic generation and above threshold ionization are investigated. Two different and complementary approaches are used. On the one hand we construct approximate analytical models to get physical insight on these processes. On the other hand, these models are supported by the results of accurate numerical simulations that explicitly solve the time dependent Schrödinger equation for simple benchmark models in reduced dimensions. A numerical method based on time dependent configuration interaction is investigated to describe larger and more more complex systems with several electrons

Les phénomènes éruptifs du Soleil sont souvent accompagnés par l'accélération de particules chargées qui peuvent avoir des impacts significatifs sur la Terre. Toutefois, le mécanisme responsable de ces phénomènes n'est pas suffisamment bien compris pour qu’on puisse en prédire l'occurence. Les satellites et les observatoires terrestres sondent la photosphère, la chromosphère et la couronne du Soleil et sont essentiels pour l'étude de l'activité solaire. Les simulations numériques tentent de faire le pont entre la physique décrivant l'intérieur de l'étoile et de telles observations. La prochaine étape pour des simulations réalistes serait la prévision à court terme des structures à la surface du Soleil. Les travaux présentés dans cette thèse explorent comment des notions empruntées de la météorologie (e.g., l'assimilation des données) et de l'intelligence artificielle (e.g., les réseaux de neurones) pourraient être utilisées pour la prédiction à court terme de l'activité solaire dans le contexte de la météorologie spatiale. En particulier, nous présentons notre implémentation de l'assimilation des données dans un modèle magnétohydrodynamique (MHD) radiatif du Soleil calme (i.e., en l'absence d'activité magnétique) afin de prédire l'évolution de la granulation solaire durant une courte période de temps. Toutefois, ce ne sont pas toutes les variables du modèle qui peuvent être observées ou mesurées à l'aide d'instruments. Par exemple, les mesures directes des mouvements du plasma à la surface du Soleil sont limitées à la composante le long de la ligne de visée. Plusieurs algorithmes ont donc été développés afin de reconstruire la composante transverse à partir de mesures de l'intensité de la lumière ou du champ magnétique. Nous comparons les champs de vitesse inférés par différentes méthodes, dont un réseau de neurones, afin d'identifier la méthode la mieux adaptée pour générer des observations synthétiques dans une chaîne de réduction des données qui pourraient ensuite être introduites dans notre système pour l'assimilation des données. / Eruptive events of the Sun, which often occur in the context of flares, convert large amounts of magnetic energy into emission and particle acceleration that can have significant impacts on Earth's environment. However, the mechanism responsible for such phenomena is not sufficiently well understood to be able to predict their occurrence. Satellites and ground-based observatories probe the Sun's photosphere, chromosphere and corona and are key in studying solar activity. Numerical models have attempted to bridge the gap between the physics of the solar interior and such observations. The next step for realistic simulations would be to forecast the short term evolution of the Sun's photosphere. The following work explores how notions borrowed from meteorology (e.g., data assimilation) and artificial intelligence (e.g., neural networks) could be used to forecast short term solar activity for space-weather modelling purposes. More specifically, we present an implementation of data assimilation in a radiative MHD model of the Quiet Sun (i.e., in the absence of significant magnetic activity) to forecast its evolution over a short period of time. However, not all model variables are directly observable. For example, direct measurements of plasma motions at the photosphere are limited to the line-of-sight component. Multiple algorithms were consequently developed to reconstruct the transverse component from observed continuum images or magnetograms. We compare velocity fields inferred by different methods, including a neural network, to identify the method best suited to generate instantaneous synthetic observations in a data reduction pipeline that would included in our data assimilation framework.

Smart polymers are stimuli-responsive materials that undergo reversible and large changes of the material properties as a consequence of small environmental variations. Their light weight, biocompatibility, adaptability, mechanical strength and environment-friendly properties make them suitable for a wide range of applications, such as actuators, sensors and energy transducers. Despite their very interesting properties, there are still many problems which need to be solved. In particular, there is a high demand by the scientific community to develop advanced theoretical models which aim at understanding the complex and unclear phenomena occurring in smart polymers. In the present thesis, an innovative multiphysics electro-chemo-hydro-mechanical (ECHM) model is formulated within the framework of continuum mechanics. The proposed model assumes the solvent-ion-polymer mixture as a continuum homogenized body and takes into account four different physical fields, namely: (i) the electrical field, (ii) the chemical field related to the ion transport, (iii) the chemical field related to the water/solvent transport, and (iv) the mechanical field within the framework of large deformations. Couplings terms are derived at the constitutive level among the involved physical fields and allow to model a key aspect of smart polymers, i.e. the capability of transducing energy from one form to another. Reduced versions of the ECHM model are used to investigate, numerically and analytically, three particular problems involving smart polymers, namely: (i) the chemical reactions occurring at the interface between the polymer membrane and the electrodes of electrochemical cells, (ii) the electro-chemo-mechanical state of a single polymeric membrane within a stack of membranes, and (iii) the swelling/shrinking process of constrained and stressed polymer gels. The performed investigation confirm that the ECHM model and its reduced versions are capable of describing the complex multiphysics behavior of smart polymers. The current research improves the theoretical knowledge concerning the behavior of smart polymers and gives further contributions in literature. Starting from the outcomes of the proposed research, many interesting extensions can be potentially developed in order to address very important topics as, for example, fatigue in polymers. / Smarte Polymere sind stimulierbare Materialien, die, verursacht durch die Änderung ihrer Umgebung, eine reversible und große Änderung ihrer materiellen Eigenschaften erfahren. Ihr leichtes Gewicht, ihre Biokompatibilität, ihr Anpassungsvermögen, ihre mechanische Beanspruchbarkeit und ihre umgebungsfreundlichen Eigenschaften machen sie attraktiv für weite Anwendungsbereiche, z. B. als Aktoren, Sensoren oder Energiewandler. Trotz ihrer exzellenten Eigenschaften gibt es noch viele Probleme, die gelöst werden müssen. Insbesondere die Nachfrage nach fortgeschrittenen theoretischen Modellen mit dem Ziel die komplexen physikalischen Phänomene zu beschreiben, die in smarten Polymeren ablaufen, ist sehr hoch. In der eingereichten Doktorarbeit, wird ein elektro-chemo-hydro-mechanisches (ECHM) Modell basierend auf der Kontinuumsmechanik vorgestellt. In dem dargelegten Modell wird die Mischung aus Lösungsmittel, Ionen und Polymer als homogenisiertes Kontinuum betrachtet, wobei vier verschiedene physikalische Felder berücksichtigt werden: (i) das elektrische Feld, (ii) das auf den Ionentransport bezogene chemische Feld (iii) das auf den Wasser- bzw. den Lösungsmitteltransport bezogene chemische Feld und (iv) das mechanische Feld unter der Berücksichtigung von großen Deformationen. Kopplungsterme werden auf konstitutiver Ebene aus den beteiligten physikalischen Feldern abgeleitet. Die elektro-chemo-mechanische Kopplung erlaubt die Modellierung einer der wesentlichen Eigenschaften smarter Polymere, nämlich die Fähigkeit zur Umwandlung der verschiedenen Energieformen. Drei spezielle Problemstellungen von smarten Polymeren, wurden numerisch und analytisch auf Grundlage reduzierter Varianten des ECHM-Modells untersucht: (i) die auftretenden chemischen Reaktionen an der materiellen Grenzfläche zwischen Polymermembran und den Elektroden der elektrochemischen Zelle, (ii) das elektro-chemo-mechanische Verhalten einer einzelnen Polymer-membran in einem Membranstapel und (iii) der Quellungs- bzw. Entquellprozess von vorgespannten Polymergelen. Die durchgeführten Untersuchungen bestätigen die Anwendbarkeit des ECHM-Modells und seinen reduzierten Varianten zur Beschreibung des komplexen physikalischen Verhaltens von smarten Polymeren. Die dargelegte Forschung verbessert das theoretische Verständnis hinsichtlich des Verhaltens von smarten Polymeren und leistet einen Beitrag zum aktuellen Stand der Wissenschaft. Auf den Resultaten der dargelegten Forschung basierend, können viele interessante Erweiterungen gemacht werden, welche sich auf wichtige Themengebiete, wie z. B. die Ermüdung von Polymeren, beziehen.

Efter introduktionen av Eurokoderna har mängden minimiarmering i betongkonstruktioner ökat. Denna ökning beror på skillnader i metoderna som nu används för att beräkna mängden minimiarmering i olika typer av betongkonstruktioner och de som användes tidigare då BKR var den gällande normen. Minimiarmering används i betongkonstruktioner för att omfördela tvångsdeformationer. I detta arbete undersöks om mängden minimiarmering kan minskas utan att dess huvudsakliga funktion går förlorad. I arbetet har ett antal metoder för att beräkna minimiarmering jämförts för att se hur stora skillnaderna i armeringsmängd blir, varför dessa uppkommer och vilka för- och nackdelar som finns med metoderna. De undersökta metoderna inkluderar den som anges i Eurokod 2, förändringar som gjorts i den tyska nationella bilagan till Eurokod 2 och ett förslag till ändring som presenterats av Hallgren i ett preliminärt arbete.   Resultaten bygger på simuleringar utförda i FEM-programmet Atena där olika typfall undersökts. I typfallen har betongens hållfasthetsklass, tvärsnittsdimension, armeringsdimension, täckande betongskikt och vidhäftningsförutsättning varierats. Armeringsmängden varierades för att motsvara den mängd som krävs vid beräkning enligt de tidigare nämnda metoderna. I alla undersökta fall antas tvärsnittet vara utsatt för ren dragbelastning, vilket är fallet vid krympning. Resultaten från de numeriska simuleringarna visade att en större armeringsmängd ger minskade sprickbredder och ökade möjligheter att omfördela tvångsdeformationer till nya sprickor. Bildandet av nya sprickor sker också vid en mindre krympning. Skillnaderna jämfört med om en mindre armeringsmängd används blir dock i de flesta fall små och mängden armering kan reduceras utan att minimiarmeringens sprickfördelande funktion äventyras. Resultaten från de numeriska simuleringarna användes också för att ta fram ett alternativ som ger en mindre mängd minimiarmering utan att armeringens huvudsakliga funktion försvinner. I detta arbete föreslås en förändring rörande koefficienten k i Eurokod. Förändringen av värdet på koefficienten k gör att mängden erforderlig minimiarmering minskar betydligt vid beräkningar, speciellt för tvärsnitt med en större tvärsnittshöjd. Fler numeriska simuleringar utfördes och det kunde säkerställas att en armeringsmängd motsvarande den som ges med den föreslagna ändringen fungerar för alla undersökta typfall. Endast en liten ökning av sprickbredderna sker.   En undersökning av sprickproblematiken under betongens hållfasthetstillväxtfas har gjorts, och resultaten visar att problem med sprickbildning inte beror på den autogena krympningen eller på uttorkningskrympningen. Endast en liten andel av denna krympning hinner uppnås under de första veckorna, samtidigt som hållfasthetstillväxten sker relativt snabbt. Problem med sprickbildning under denna tidsperiod beror istället på andra faktorer såsom en stor värmeutveckling i betongen, en ojämn uttorkning eller en ojämn temperaturfördelning över tvärsnittet i kombination med tvång. Efter den värmeutveckling som skett i betongen under det första dygnet efter gjutning påbörjas en avsvalningsfas. Under denna kan sprickbildning uppstå i betongen, och denna sprickbildning finns kvar när uttorkningskrympningen senare fortskrider. En jämförelse har även gjorts mellan handberäkningar av karaktäristiska sprickbredder enligt Betongföreningens handbok till Eurokod 2 och sprickbredder utlästa ur resultaten från de numeriska simuleringarna. Resultaten visar att metoden överlag fungerar bra, men att vissa justeringar skulle kunna göras för att anpassa den till mindre värden på betongens krympning. / After the introduction of the Eurocodes, the minimum amount of reinforcement for crack control in concrete structures has increased. This is due to differences in themethods for calculating the minimum amount of reinforcement used in the Eurocodes and in BKR, a standard which was used in Sweden before the Eurocodes. Minimum reinforcement for crack control is used in concrete structures to redistribute the tensile stresses caused by restraint during the shrinkage. This thesis examines if the amount of minimum reinforcement can be reduced without compromising the main functions of the reinforcement. In this thesis a number of methods for calculating the minimum reinforcement has been compared to see how large the differences in the amount of reinforcement are, why they occur and what are the advantages and disadvantages of the different methods. The different methods revised in this thesis are the method in Eurocode 2, the changes made in the German National Annex to the Eurocode 2 method and a method proposed by Hallgren in a preliminary work.   The results are based on simulations performed in the FEM-application Atena where different scenarios were examined. In the investigated scenarios, the strength classes of the concrete, the cross-sectional dimensions, the size of the reinforcement bars, the size of the concrete cover and the bond strength has been varied. The amount of reinforcement in each case has been varied to correspond to the required minimum amount according to the different methods for calculating minimum reinforcement. In all investigated cases, the cross section is assumed to be exposed to pure tensile load, which is the case for shrinkage. The results of the simulations showed that a larger amount of reinforcement reduces the width of the cracks, that a larger amount of small cracks are formed, and that new cracks are formed earlier at a lower shrinkage value. The differences are however in most cases small compared to when a lower amount of reinforcement is used. In other words, a lower amount of reinforcement could be used without compromising the main functions of the minimum reinforcement. The results from the simulations have also been used to obtain an alternative method for calculating the minimum reinforcement that gives a lower amount of reinforcement without compromising the main functions. The proposed change in Eurocode is a modification in the value of the coefficient k. By changing the value of the coefficient k, the amount of required minimum reinforcement is decreased significantly, especially for large crosssection heights. More numerical simulations were performed to ensure that the reinforcement amount according to the proposed change works for all scenarios considered in this thesis. The results showed that the reinforcement were capable of redistributing the tensile stresses caused by restraint. Only a small increase in the crack widths could be observed.   An investigation was conducted to find an explanation to why cracks occur during the first weeks after casting of the concrete. The results show that the problem with cracks occurring during this period is neither due to the autogenous shrinkage nor the drying shrinkage. Only a small share of those types of shrinkage are achieved during the first weeks, and at the same time the concrete strength growth is relatively fast. Instead, the problems with cracks seem to be caused by other factors, such as a large heat development in the concrete during the first day, uneven drying shrinkage or an uneven temperature distribution over the cross section in combination with restraint. Cracks can develop during the first days after casting of the concrete due to the shrinkage that occur when the concrete cools off after the large heat development the first day. These cracks remain when the drying shrinkage continues. A comparison was also made between hand calculations of the characteristic crack widths according to “Betongföreningens handbok till Eurokod 2” and the crack widths read out of the results from the numerical simulations. The results showed that the method generally works well, but some minor adjustments could be made to adapt the method to smaller values of concrete shrinkage.

Le domaine des problèmes quantiques à N-corps à l'équilibre et hors d'équilibre sont des sujets majeurs de la Physique et de la Physique de la matière condensée en particulier. Les propriétés d'équilibre de nombreux systèmes unidimensionnels en interaction sont bien comprises d'un point de vue théorique, des chaînes de spins aux théories quantiques des champs dans le continue. Ces progrès ont été rendus possibles par le développement de nombreuses techniques puissantes, comme, par exemple, l'ansatz de Bethe, le groupe de renormalisation, la bosonisation, les états produits de matrices ou la théorie des champs invariante conforme. Même si les propriétés à l'équilibre de nombreux modèles soient connues, ceci n'est en général pas suffisant pour décrire leurs comportements hors d'équilibre, et ces derniers restent moins explorés et beaucoup moins bien compris. Les modèles d'impuretés quantiques représentent certains des modèles à N-corps les plus simples. Mais malgré leur apparente simplicité ils peuvent capturer plusieurs phénomènes expérimentaux importants, de l'effet Kondo dans les métaux aux propriétés de transports dans les nanostructures, comme les points quantiques. Dans ce travail nous considérons un modèle d'impureté appelé "modèle de niveau résonnant en interaction" (IRLM). Ce modèle décrit des fermions sans spin se propageant dans deux fils semi-infinis qui sont couplés à un niveau résonant -- appelé point ou impureté quantique -- via un terme de saut et une répulsion Coulombienne. Nous nous intéressons aux situations hors d'équilibre où un courant de particules s'écoule à travers le point quantique, et étudions les propriétés de transport telles que le courant stationnaire (en fonction du voltage), la conductance différentielle, le courant réfléchi, le bruit du courant ou encore l'entropie d'intrication. Nous réalisons des simulations numériques de la dynamique du modèle avec la méthode du groupe de renormalisation de la matrice densité dépendent du temps (tDMRG), qui est basée sur une description des fonctions d'onde en terme d'états produits de matrices. Nous obtenons des résultats de grande précision concernant les courbes courant-voltage ou bruit-voltage de l'IRLM, dans un grand domaine de paramètres du modèle (voltage, force de l'interaction, amplitude de saut vers le dot, etc.). Ces résultats numériques sont analysés à la lumière de résultats exacts de théorie des champs hors d'équilibre qui ont été obtenus pour un modèle similaire à l'IRLM, le modèle de Sine-Gordon avec bord (BSG). Cette analyse est en particulier basée sur l'identification d'une échelle d'énergie Kondo et d'exposants décrivant les régimes de petit et grand voltage. Aux deux points particuliers où les modèles sont connus comme étant équivalents, nos résultats sont en accord parfait avec la solution exacte. En dehors de ces deux points particuliers nous trouvons que les courbes de transport de l'IRLM et du modèle BSG demeurent très proches, ce qui était inattendu et qui reste dans une certaine mesure inexpliqué. / The fields of in- and out-of-equilibrium quantum many-body systems are major topics in Physics, and in condensed-matter Physics in particular. The equilibrium properties of one-dimensional problems are well studied and understood theoretically for a vast amount of interacting models, from lattice spin chains to quantum fields in a continuum. This progress was allowed by the development of diverse powerful techniques, for instance, Bethe ansatz, renormalization group, bosonization, matrix product states and conformal field theory. Although the equilibrium characteristics of many models are known, this is in general not enough to describe their non-equilibrium behaviors, the latter often remain less explored and much less understood. Quantum impurity models represent some of the simplest many-body problems. But despite their apparent simplicity, they can capture several important experimental phenomena, from the Kondo effect in metals to transport in nanostructures such as point contacts or quantum dots. In this thesis consider a classic impurity model - the interacting resonant level model (IRLM). The model describes spinless fermions in two semi-infinite leads that are coupled to a resonant level -- called quantum dot or impurity -- via weak tunneling and Coulomb repulsion. We are interested in out-of-equilibrium situations where some particle current flows through the dot, and study transport characteristics like the steady current (versus voltage), differential conductance, backscattered current, current noise or the entanglement entropy. We perform extensive state-of-the-art computer simulations of model dynamics with the time-dependent density renormalization group method (tDMRG) which is based on a matrix product state description of the wave functions. We obtain highly accurate results concerning the current-voltage and noise-voltage curves of the IRLM in a wide range parameter of the model (voltage bias, interaction strength, tunneling amplitude to the dot, etc.).These numerical results are analyzed in the light of some exact out-of-equilibrium field-theory results that have been obtained for a model similar to the IRLM, the boundary sine-Gordon model (BSG).This analysis is in particular based on identifying an emerging Kondo energy scale and relevant exponents describing the high- and low- voltage regimes. At the two specific points where the models are known to be equivalent our results agree perfectly with the exact solution. Away from these two points, we find that, within the precision of our simulations, the transport curves of the IRLM and BSG remain very similar, which was not expected and which remains somewhat unexplained.