Neste trabalho, estudamos as propriedade ópticas da tetrapiridilporfirina (TPyP), usando clorofórmio como sol vente. Para a caracterização óptica linear foram medidos os espectros de fluorescência e absorbância, tendo este último nos permitido determinar a seção de choque para o estado fundamental com radiação incidente em 532 nm. Usamos a técnica de varredura Z com trem de pulsos (VZTP) para medirmos a absorção não linear da TPyP, em 532 nm, e determinamos, através de um modelo fenomenológico de cinco níveis, vários parâmetros espectroscópicos tais como seções de choques e tempos de vida dos estados. Além disso, com a utilização da técnica de espalhamento hiperRayleigh (HRS) medimos a primeira hiperpolarizabilidade da TPyP, dissolvida em clorofórmio em 1064 nm usando, como material de referência, a p-nitroanilina (PN A), diluída em metanol. / This work reports on the optical properties of the tetrakis(pyridil)porphyrin (TPyP). In order to perform the linear optical characterization, fluorescence and absorbance spectra were obtained, where the latter allowed the determination of the cross-section for the ground state with incident radiation at À = 532 nm. We used the Zscan tecnique with pulse trains (ZSPT) to measure the nonlinear absorption of TPyP, at 532 nm, and we managed to determine, through a phenomenological five levels model, several spectroscopic parameters such as cross-sections and lifetime of the states. Moreover, we measured the first hyperpolarizability of TPyP dissolved in chloroform, at À = 1064 nm, using the Hyper-Rayleigh scattering (HRS) technique. The reference material used for HRS measurements was p-nitroaniline (PNA) dissolved in methanol.

La problématique des échanges turbulents en convection thermique est abordée au travers de deux écoulements complémentaires en eau, Prandtl compris entre 2.5 et 6.5.Le premier est une cellule de Rayleigh-Bénard asymétrique. La plaque chaude située au bas de la cellule présente des rugosités périodiques de taille contrôlée. La plaque froide en haut de la cellule est, au contraire, lisse. Le flux de chaleur est imposé à la plaque chaude. Dans la gamme de forçage explorée dans ce travail, les deux plaques sont indépendantes ce qui permet une comparaison in-situ entre une plaque lisse et une plaque rugueuse. Par comparaison avec des résultats de référence, nous mettons en évidence une augmentation importante du nombre de Nusselt (flux de chaleur adimensionné) associé à la plaque rugueuse alors que celui de la plaque lisse demeure inchangé. Cette augmentation semble pilotée par la hauteur des rugosités choisies.Le second écoulement étudié ici est un écoulement en canal thermique. La géométrie du dispositif permet de s'affranchir des conditions aux limites à l'injection du flux de chaleur. L'expérience étant inclinable, il est possible d'étudier les effets de la stratification sur l'écoulement, puisqu'elle est de plus en plus importante avec l'augmentation de l'inclinaison. En fonction du couple (flux de chaleur, inclinaison), quatre régimes d'écoulements distincts peuvent apparaître. Nous proposons une modélisation pour trois d'entre eux, dont un modèle d'écoulement turbulent. Ce modèle est ensuite validé à plus haut Reynolds dans une nouvelle expérience à grande échelle, qui permet d'explorer le régime de turbulence inertielle induit par l'écoulement. / The question of turbulent exchanges in thermal convection is studied with two kind of complementary flows in water, Prandtl number is kept between 2.5 and 6.5.The first one is an asymmetrical Rayleigh-Bénard cell. The hot bottom plate of the cell is covered with periodical obstacles of controlled size, whereas the cold top plate is kept smooth. The thermal flux is imposed at the hot plate. Considering the range of thermal forcing imposed to the cell, the two plates can be considered independent, which allows in-situ comparison between the smooth plate and the rough one. Comparison with reference results underlines a huge increase of the Nusslet number (non dimensional thermal transfer) of the rough plate whereas the transfer of the smooth plate remains unchanged. This increase seems to be controlled by the height of the obstacles.The second flow studied here is a thermal channel. The geometry of the apparatus allows the channel to be free of the influence of boundary conditions. By tilting the experiment, it is possible to study the influence of stratification on the flow. The larger the inclination is, the larger is the stratification. Considering the (heat flux, inclination) couple, four regimes of flow can be identified. We detailed a model for three of them, including a turbulent flow model. This model is then tested at higher Reynolds number in a new experiment at large scale. In this case the inertial range of turbulence is investigated.

Orientador: Gustavo Fraidenraich / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-18T12:42:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CalderonInga_MitchellOmar_M.pdf: 4733718 bytes, checksum: 3e71582f5976b8ea4eeca1018833957d (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Neste trabalho, propomos um esquema novo baseado na diversidade por cooperação de usuários. Os resultados apresentados mostram que o novo esquema de cooperação consegue um aumento substancial da taxa de dados, mantendo a média da probabilidade de erro de bit perto dos valores obtidos no artigo User Cooperation Diversity-Part II escrito por Sendonaris et al. Em particular, apresentamos uma análise de desempenho usando uma implementação CDMA (code division multiple access) convencional para dois usuários. Além disso, uma expressão exata para a probabilidade média de erro de bit foi obtida para o detector ?-MRC (maximal-ratio combining), proposto por Sendonaris et al., para um canal com desvanecimento Rayleigh. Dada a complexidade da expressão exata, uma aproximação muito boa foi obtida para calcular a probabilidade média de erro de bit para qualquer esquema de alocação de potência. Nossas expressões permitem investigar os possíveis ganhos e as situações onde a cooperação pode ser benéfica / Abstract: In this work, we propose a new scheme based on user cooperation diversity. The results presented here show that the new scheme of cooperation achieves substantial increase of data rate, keeping the average bit error probability close to values obtained in the paper User Cooperation Diversity-Part II written by Sendonaris et al. In particular, we present performance analysis using conventional CDMA (code division multiple access) implementation for two users. Moreover, an exact expression for the average bit error probability was obtained for the ?-MRC (maximal-ratio combining) detector, proposed in Sendonaris et al., under Rayleigh fading channel. Given the complexity of the exact expression, a very good approximation was obtained to calculate the average bit error probability for any power allocation scheme. Our expressions allow to investigate the possible gains and situations where cooperation can be beneficial / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

Une variété d’applications techniques dans la conversion d’énergie sont basées sur la combustion turbulente. En dépit du fonctionnement avancé de la technologie, la science de la combustion (turbulente) en est à un stade relativement jeune. Des études détaillées des flammes de référence sont essentielles pour mieux comprendre la physique sous-jacente aux processus mentionnés, ainsi que pour fournir une base de données fiable permettant de valider les modèles numériques développés pour simuler des problèmes de combustion turbulents. La spectroscopie Raman / Rayleigh est une technique extrêmement utile qui permet d’accéder simultanément à des informations sur la température et la concentration en espèces chimiques principales dans les structures de flammes. La data reduction strategy appliquée avec cette technique est cruciale pour extraire des informations fiables des investigations expérimentales. Dans cette thèse, une version modifiée de la stratégie, basée sur la Hybrid Method de Fuest et al., a été développée et testée à l’aide de techniques de résolution de NLP problem, dont des méthodes d’optimisation globale et un algorithme génétique. La stratégie proposée permet une réduction significative du temps de traitement des données, nécessite moins d’expertise de l’utilisateur et réduit l’erreur de mesure. La procédure modifiée a été appliquée à un data set fourni par une étude expérimentale de deux jet flame méthane/air prémélangés turbulentes appartenant au régime flamelet de la combustion prémélangée turbulente. Le data set est composé de plusieurs scalaires, y compris les principales espèces et la température, mesurés simultanément avec la single-shot 1D Raman/Rayleigh spectroscopy. Les résultats des mesures sont analysés et discutés. / A variety of technical applications in energy conversion are based on turbulent combustion. Despite the advanced contest of operation, (turbulent) combustion science is at a relatively young stage. Detailed investigations of benchmark flames are essential to achieve a better understanding of the physics behind the mentioned processes, as well as to provide reliable database for validating numerical models developed to simulate turbulent combustion problems. Raman/Rayleigh spectroscopy is a highly valuable technique which allows to access simultaneous information on temperature and main chemical species concentration within the flame structures. The data reduction strategy applied with this technique is crucial, in order to extract reliable information from the experimental investigations. In this this thesis, a modified version of the strategy, based on the Hybrid Method by Fuest et al., has been developed and tested using NLP problem solving techniques, including global optimization methods and a genetic algorithm. The proposed strategy allows for a significant reduction of the data processing time, requires less user’s expertise and returns better results in reduced measurements error. The modified routine has been applied to data set provided by an experimental investigation of two turbulent premixed methane/air jet flames belonging to the flamelet regime of turbulent premixed combustion. The data set is composed by multiple scalars, including major species and temperature, simultaneously measured with single-shot 1D Raman/Rayleigh spectroscopy. The results of the measurements are analyzed and discussed.

Presented work consists of research and experimental part. Main focus of the research part is on mutual interaction between magnetic field and water and between magnetic field and cavitating flow. Prediction of the result is almost impossible, because the opinions on the effects differ, sometimes even go against each other. Experimental part consisted of three trials with permanent magnets. Electromagnetic probe was employed for measuring of the voltage. It appears, that magnetic field affects the cavitation, because in all of the trials the measured voltage changed after the switch from non-cavitating to cavitating flow. The change of the voltage was not great enough, thus application of this phenomenon in practice cannot be recommended.

This thesis deals with the numerical solution of cavitation bubble dynamics and with cyanobacteria gas vesicle behaviour. A program for the numerical calculation of bubble dynamics is created using the Rayleigh-Plesset equation and its modifications. Subsequently, bubbles of different sizes are investigated during acoustic cavitation with various driving frequencies. Furthermore, a model for hydrodynamic cavitation is created. The model combines CFD computation of flow in the Venturi nozzle with the cavitation bubble dynamics calculation. The last part of the work is dedicated to cyanobacteria gas vesicle behaviour in a variable pressure field and during passage through the Venturi nozzle.

Dans la configuration de Rayleigh-Bénard, on considère une fine couche de fluide placée entre deux parois horizontales, chauffée par le bas et refroidie par le haut. Cette couche peut être le siège d'une instabilité si le gradient thermique est suffisamment important : on passe alors de l'état conductif à l'état convectif et on parle de bifurcation primaire pour qualifier cette première transition. Cette mise en mouvement du fluide se fait de manière ordonnée : on constate ainsi l'émergence de différents motifs de convection comme des rouleaux, des carrés ou encore des hexagones. Ces structures vont à leur tour subir des instabilités qualifiées de secondaires qui vont limiter la gamme de nombres d'onde stables. On étudie ici théoriquement ces instabilités d'une part à proximité du seuil de la convection grâce à une approche faiblement non linéaire, d'autre part loin des conditions critiques grâce à une approche fortement non linéaire. Le fluide est rhéofluidifiant, ce qui correspond au comportement rhéologique le plus fréquemment rencontré, et est décrit par le modèle de Carreau. À proximité du seuil, on considère deux situations : la première correspond au cas où les plaques ont une conductivité finie, la seconde à celui d'un fluide thermodépendant. Dans chaque cas, l'influence du caractère rhéofluidifiant sur la nature du motif émergeant à la bifurcation primaire et sur les instabilités secondaires est mise en évidence. Pour étudier les motifs de convection loin des conditions critiques, on a recours à une procédure de continuation permettant de déterminer de proche en proche les caractéristiques de l'écoulement comme les champs de vitesse ou de température ainsi que le nombre de Nusselt. / In the Rayleigh-Bénard configuration, we consider a thin layer of fluid confined between two horizontal slabs which is heated from below and cooled from above. This layer undergoes an instability if the thermal gradient is strong enough: a transition from the conductive state to the convective state and called _ primary bifurcation _occurs. Moreover, it happens in an ordered way: we can notice the emergence of various convection patterns such as rolls, squares or hexagons. In their turn, these patterns undergo _ secondary instabilities _ that limit the range of stable wavenumbers. These instabilities are studied theoretically _firstly near the threshold thanks to a weakly nonlinear approach, and secondly far from critical conditions thanks to a strongly nonlinear approach. We consider a shear thinning fluid, the most common rheological behavior, which is described by the Carreau model. Near the threshold, two situations are considered: the first corresponds to finite conductivity plates, the second corresponds to a thermodependent fluid. In each case, the influence of the shear thinning effect on the nature of the pattern emerging at the primary bifurcation and on secondary instabilities is highlighted. To study the convection patterns far from the critical conditions, a continuation procedure is used to determine, step-by-step, the characteristics of the flow, such as the velocity or temperature fields and the Nusselt number.

In this study we examine the performance of 31 global model radiative transfer schemes in cloudfree conditions with prescribed gaseous absorbers and no aerosols (Rayleigh atmosphere), with prescribed scatteringonly aerosols, and with more absorbing aerosols. Results are compared to benchmark results from high-resolution, multiangular line-by-line radiation models. For purely scattering aerosols, model bias relative to the line-by-line models in the top-of-the atmosphere aerosol radiative forcing ranges from roughly −10 to 20 %, with over- and underestimates of radiative cooling at lower and higher solar zenith angle, respectively. Inter-model diversity (relative standard deviation) increases from ~ 10 to 15% as solar zenith angle decreases. Inter-model diversity in atmospheric and surface forcing decreases with increased aerosol absorption, indicating that the treatment of multiple-scattering is more variable than aerosol absorption in the models considered. Aerosol radiative forcing results from multi-stream models are generally in better agreement with the line-by-line results than the simpler two-stream schemes. Considering radiative fluxes, model performance is generally the same or slightly better than results from previous radiation scheme intercomparisons. However, the inter-model diversity in aerosol radiative forcing remains large, primarily as a result of the treatment of multiple-scattering. Results indicate that global models that estimate aerosol radiative forcing with two-stream radiation schemes may be subject to persistent biases introduced by these schemes, particularly for regional aerosol forcing.

Les travaux de la présente thèse concernent l’étude théorique et la réalisation d’un Capteur réparti à Fibres Optiques fondé sur la réflectométrie fréquentielle et la rétrodiffusion de Rayleigh. La genèse de cette méthode remonte aux années 80 pour les mesures distribuées. Il y a un peu plus d’une dizaine d’années qu’elle a été mise en œuvre secrètement pour les meures réparties (continument sensibles) par la société américaine « Luna Innovations ». Cette approche permettant de réaliser des profils continus le long de la fibre des paramètres environnants (température et déformation principalement) offre une très bonne résolution spatiale ainsi qu’une résolution de mesure fine et présente donc un grand intérêt pour de nombreuses applications, venant ainsi en complément des techniques reposant sur la diffusion Raman ou Brillouin. L'aspect théorique de cette méthode dite OFDR Rayleigh a été analysé. Pour effectuer une mesure profilométrique il est nécessaire de déterminer simultanément deux informations : la distance physique allant de l’entrée de la fibre jusqu'au point où un paramètre physique à mesurer a été appliqué, et le paramètre physique proprement dit. Pour réaliser cette mesure un lien entre l'influence du paramètre d’influence et le changement d'indice du cœur de la fibre sous test doit être exploité. Il s’agit donc des sensibilités de mesure, mais aussi de l’influence de l’environnement sur le chemin optique parcouru, et donc sur la localisation précise des points de mesure. Ces différents aspects ont donc été analysés et rapportés dans le présent mémoire. Pour mettre en œuvre cette technique fréquentielle, et en particulier son traitement de signal, relativement complexe, deux méthodes différentes ont été proposées : la première dite « corrélationnelle » (mise en œuvre par « Luna Innovations » mais très peu documentée) et la méthode « tensorielle » proposée uniquement dans le cadre de la présente étude. Etant fondée sur les mesures répétitives des décalages spectraux induits par le paramètre physique à mesurer le long de la fibre, la méthode corrélationnelle est plus universelle, s’adressant à tous types de paramètres d’influence. Pourtant, elle s’avère moins précise du fait d'une erreur systématique dans le calcul des décalages spectraux. La méthode tensorielle, quant à elle, fournit un résultat plus précis, cependant elle n'est applicable que pour les mesures de déformations, puisque reposant sur l'effet élasto-optique dans le cœur de la fibre. Une procédure de traitement de signal a ensuite été élaborée pour les deux méthodes précitées, la corrélationnelle et la tensorielle. Les performances capacités de l'appareil dont nous disposons, Luna OBR 4600, ont également été montrées, tant en ce qui concerne les mesures de température que de déformations. Un banc expérimental mettant en œuvre cette méthode de mesure OFDR-Rayleigh a également été conçu est mis au point au laboratoire. Un logiciel de traitement des données a de fait été élaboré est réalisé. Ce programme a été testé à l'aide d'une simulation et grâce à l’utilisation des données brutes délivrées par l’appareil Luna OBR 4600. Plusieurs tests du programme de traitement des données brutes de cet instrument ont été réalisés. Les résultats de ces tests peuvent être considérés plutôt comme satisfaisants, étant globalement en bon accord avec les résultats fournis directement par l'instrument commercial OBR 4600. Au-delà, de nombreux exemples d'applications innovantes de la méthode Rayleigh OFDR ont été présentés et illustrés. Parmi ceux-ci, citons, le système de détection de fuites de sodium liquide pour la surveillance de fonctionnement des circuits de refroidissement des réacteurs de génération IV que nous avons élaboré, grâce à cette méthode Rayleigh OFDR, et un prototype industriel d'un tel système proposé. Enfin, l’analyse des points pouvant faire l’objet d’améliorations et/ou de marges de progrès a été menée, et est rapportée en fin de mémoire. / The present PhD thesis have been carried out at the Laboratoire de Mesures Optiques (Optical Measurement Laboratory) based at CEA Saclay Nuclear Research Center, France. It concerns theoretical analysis and experimental realizations of a “distributed Optical Fiber Sensor” based on Optical Frequency Domain Reflectometry using the Rayleigh backscattering phenomena. As the OFS community know, such technology has been developed by the US company Luna Innovations Inc., which keeps carefully secret any details of both the technology involved and the signal processing of such instruments, named OBR (Optical Backscattered Reflectometer). Advantageously, the present Rayleigh-OFDR method provides a very high spatial resolution (in comparison with other methods based on reflectometry, i.e. OTDR, DTS Raman, Brillouin BOTDR and BOTDA…) and so remains extremely sought for many applications, especially for Structural Health Monitoring. In the present PhD thesis the theoretical aspects of the Rayleigh OFDR method has been presented. As a reminder, in order to measure a physical parameter profile along the fiber, it is required to determine two subjects simultaneously: the distance at which the physical parameter is applied (i.e. the sensor address) to the fiber under test, and the amplitude of this parameter (i.e. “the measurement” itself). A relation between the influence of any environment parameter (temperature, strain, etc.) and the fiber core refractive index changes has to be used. These relations have been shown, as far as the hypothesis linked to the theoretical aspects. Two different methods for such measurement have been proposed: first of all the “correlation method” (used by Luna) and second “a tensor-based method”, fully innovative as developed during the present PhD thesis. The correlation method may be considered as more “universal” as based on the measurement of spectral shifts caused by the physical parameter to measure. But, in the same time, we consider it is less accurate, as a systematic error may somehow fail the spectral shift calculation algorithm. The tensor method do not suffer of such systematic error, but it remains only applicable to strain sensing, as based on the elasto-optic effect. Signal processing procedure has been elaborated and tested for both methods, and of course discussed in the manuscript. In the same time, performances of the existing Luna OBR 4600 reflectometer has been tested at Lab. and are reported for both temperature and strain measurements. An optical mock-up for Rayleigh OFDR method has also been developed. A software, dedicated to signal processing has been fully developed either. This program has been tested for simulated sensing signals and for raw data delivered by the Luna OBR 4600 reflectometer. Results of such tests could be considered as satisfactory, even some questions to be solved remains. Finally, some practical examples of Rayleigh OFDR industrial applications have been shown and detailed. Moreover, in such context of real applications on field, an innovative Rayleigh OFDR system devoted to liquid sodium leakage detection around secondary cooling circuitry of generation IV nuclear reactors has been developed and tested on a nuclear installation. An industrial prototype of such measurement system has been elaborated. Finally, way of progress are analyzed and discussed for future R&D activities.

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