Wuppertal, Universiẗat, Diss., 2001.

With the ever present desire for ships and boats to run faster while carrying a greater load, a need exists to reduce the drag while simultaneously increasing hydrodynamic lift. Therefore, a need for semi-planing/semi-displacement hullforms exists for vessels to carry relatively high loads (between 500 and 3000 tons) with a general length Froude number range between 0.4 and 1.0. A hybrid method for calculating the lift and drag of semi-planing/semi-displacement hull forms is developed. This is done by separating the kinematic boundary condition into odd and even parts. The odd and even parts of the kinematic boundary condition are solved independently along with the free-surface boundary condition and superimposed for a complete "hybrid" solution. The superimposed solution components relate to Michell's (1898) "thin ship" integral for odd flow and Maruo's (1967) "flat ship" integral for even flow. A generalized form of Michell's (1898) integral is provided for high speed slender bodies by implementing a more realistic near field condition (Ogilvie, 1975) and a wake trench (Vorus, 2009). A generalized form of Maruo's (1967) integral has also been developed. Comparisons of the generalized methods have been made with available model test and/or analytical data. With this, the concept of the Semihull (Vorus, 2005) is revisited. Some results are given concerning the validity of the Semihull as compared to a traditional displacement ship. Hull form optimization is also explored and the deadrise angle distribution proves to be a major factor in calm water hydrodynamic performance.

Dans la plupart des systèmes biométriques de l’état de l’art, les données biométrique sont souvent représentés par des vecteurs de grande dimensionalité. La dimensionnalité d'éléments biométriques génèrent un problème de malédiction de dimensionnalité. Dans la biométrie multimodale, différentes modalités biométriques peuvent former différents entrés des algorithmes de classification. La fusion des modalités reste un problème difficile et est généralement traitée de manière isolée à celui de dimensionalité élevée. Cette thèse aborde le problème de la dimensionnalité élevée et le problème de la fusion multimodale dans un cadre unifié. En vertu d'un paramètre biométrique multi-modale et les données non étiquetées abondantes données, nous cherchons à extraire des caractéristiques discriminatoires de multiples modalités d'une manière non supervisée. Les contributions de cette thèse sont les suivantes: Un état de l’art des algorithmes RMVD de l'état de l'art ; Un nouveau concept de RMVD: accord de la structure de données dans sous-espace; Trois nouveaux algorithmes de MVDR basée sur des définitions différentes de l’accord de la structure dans les sous-espace; L’application des algorithmes proposés à la classification semi-supervisée, la classification non supervisée, et les problèmes de récupération de données biométriques, en particulier dans un contexte de la reconnaissance de personne en audio et vidéo; L’application des algorithmes proposés à des problèmes plus larges de reconnaissance des formes pour les données non biométriques, tels que l'image et le regroupement de texte et la recherche. / Biometric data is often represented by high-dimensional feature vectors which contain significant inter-session variation. Discriminative dimensionality reduction techniques generally follow a supervised learning scheme. However, labelled training data is generally limited in quantity and often does not reliably represent the inter-session variation encountered in test data. This thesis proposes to use multi-view dimensionality reduction (MVDR) which aims to extract discriminative features in multi-modal biometric systems, where different modalities are regarded as different views of the same data. MVDR projections are trained on feature-feature pairs where label information is not required. Since unlabelled data is easier to acquire in large quantities, and because of the natural co-existence of multiple views in multi-modal biometric problems, discriminant, low-dimensional subspaces can be learnt using the proposed MVDR approaches in a largely unsupervised manner. According to different functionalities of biometric systems, namely, clustering, and retrieval, we propose three MVDR frameworks which meet the requirements for each functionality. The proposed approaches, however, share the same spirit: all methods aim to learn a projection for each view such that a certain form of agreement is attained in the subspaces across different views. The proposed MVDR frameworks can thus be unified into one general framework for multi-view dimensionality reduction through subspace agreement. We regard this novel concept of subspace agreement to be the primary contribution of this thesis.

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Flooding in semi-arid streams is highly variable but distinguished from its humid counterpart in terms of forcing conditions, landscape response, flood severity, and stream-aquifer connectivity. These floods have the potential for great benefit in a water-limited environment, but also great devastation when powerful floods encounter human infrastructure. This dissertation employs an integrative approach to address several facets of flooding in semi-arid streams. In particular, information from field sampling during flood events combined with modeling are used to evaluate the processes of post-disturbance sediment transport, flood routing, transient bank storage, and stream disconnection. The major findings show: (1) Suspended sediment composition in floods following wildfire depends on the number, timing, and intensity of preceding storms and flood events, implicating overland flow hillslope processes as a dominant mass wasting mechanism (2) Isotopic chemographs for two representative intense convective storm events demonstrate that the flash flood bore develops from predominantly high elevation event water that overcomes, incorporates, and pushes baseflow to the front of the hydrograph peak (3) Isotope information combined with a plug-flow model can simulate this flood bore mixing process simultaneously in two separate canyons in the basin in order to calculate the timing and quantity of flow; this could be a useful tool for watersheds that are not extensively instrumented, or for calibrating a more complex or distributed model, (4) For a stream connected to an underlying aquifer, a circulation pattern develops at the onset of flooding that causes an upwelling of antecedent water into the unsaturated zone, challenging the assumptions of one dimensional, lateral flow and transport into the streambank, and (5) For small stream-aquifer disconnections, large increases in infiltration, large decreases in seepage, and a dominantly vertical profile for floodwater were observed. This implies that a stream that supports a wide riparian corridor may be in danger of vegetation die-offs with even shallow depletions of the groundwater table.

De nouveaux matériaux à base de polyisobutène (PIB) linéaire non fonctionnel ont été élaborés dans l'objectif d'élargir les domaines d'application des polyisobutènes de masses molaires intermédiaires (10 000 < Mn < 100 000 g.mol-1), actuellement peu exploités.Une architecture de type réseau semi-interpénétré de polymères (semi-RIP) a été choisie pour immobiliser physiquement le PIB linéaire au sein de divers réseaux polyméthacrylate. Les précurseurs (monomère, réticulant et amorceur) des réseaux solubilisant le PIB, les synthèses sont réalisées sans solvant et le programme thermique a été optimisé. Des semi-RIPs homogènes macroscopiquement et ne fluant pas sont obtenus pour des proportions massiques de PIB comprises entre 20 et 70%. Les analyses thermomécaniques ont montré que ces semi-RIPs présentent une morphologie de phases co-continues. La modification de la nature et de la composition du co-réseau partenaire permet de moduler « à façon » les propriétés mécaniques (module de conservation et facteur de perte) de ces semi-RIPs entre -10 et 200°C tout en conservant certaines propriétés du PIB (imperméabilité aux gaz).Enfin, une relaxation mécanique haute température intervenant au-delà des Tgs des deux polymères associés a été détectée dans la plupart des semi-RIPs PIB/polyméthacrylate étudiés. Une interprétation de l'origine de cette relaxation mécanique a été proposée. / New linear and non functional polyisobutene (PIB) based materials have been synthesized to enlarge the potential application of medium molecular weight polyisobutènes (10 000 < Mn < 100 000 g.mol-1), currently underemployed.A semi-interpenetrating polymer network (semi-IPN) architecture have been employed to immobilize the linear PIB chains physically inside different polymethacrylate networks. The networks precursors (monomer, cross-linker and initiator) are miscible with PIB and syntheses without solvent have been carried out, and thermal curing has been optimized. Macroscopically homogeneous semi-IPNs showing no creep, for PIB weight proportions from 20 to 70%, have been obtained. Thermomechanical analyses of semi-IPNs shown co-continuous phase morphology. By changing the nature and composition of the partner co-network, the mechanical properties (storage modulus and damping factor) of the semi-IPNs are tunable between -10 and 200°C, while some properties of the PIB (very low permeation to gases) are kept.Finally, the semi-IPN architecture and the chosen synthesis pathway, among other things, lead to the observation of a high temperature relaxation above the Tg of both associated polymers, in almost all of the studied semi-IPNs. An interpretation of the origin of this phenomenon has been proposed.

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Cette thèse apporte une solution pour permettre de couplage entre fluide et solide déformable dans le cadre d’applications médicales en temps-réel. Le modèle de couplage concerne le cas d’un film de fluide compris entre deux solides déformables. La première contribution de ce document concerne une méthode de fluide semi-lagrangienne. Nous proposons une modification d’une méthode existante pour pouvoir l’utiliser en tant que modèle de fluide 2.5D. La seconde contribution se concentre sur le modèle de couplage en lui-même où nous avons choisi de prédire le comportement de l’interface fluide-solide pendant le calcul du fluide. La troisième contribution repose sur des applications médicales basées sur cette approche. Elles contribuent dans les domaines de la chirurgie ophtalmologique et reconstruction chirurgicale. / This thesis provides a solution to the coupling of a fluid with a deformable solid in the context of real-time medical applications. This work focuses on the special case of a fluid film embedded within two layers of soft tissues. The first contribution of this document is related to a semi-Lagrangian fluid method. We propose a modification of an existant method to use it as a 2.5D fluid model. The second contribution concerns the coupling model, where the behavior of the fluid-solid interface is predicted during the fluid computation. The third contribution highlights 2 medical applications which rely on this approach, in the fields of eye surgery and reconstructive surgery.

Le developpement des transistors a effet de champ organiques est limite par les performances des semi-conducteurs organiques disponibles sur le marche, la mobilite des charges electriques (mu) atteinte de maniere reproductible est de 1cm2/Vs. Un des principaux frein est la presence de defauts lies a l'organisation moleculaire. Les oligothiophenes sont a l'heure actuelle parmis les semi-conducteurs organiques les plus performants, c'est pourquoi nous avons decide de baser notre recherche sur des derives du terthiophenes et du quaterthiophene. Ces composes s'organisent de maniere a permettre une conduction a deux dimensions. Mais la mobilite de charge est limitee par des defauts de plan au sein du reseau moleculairemais aussi aux defauts dus aux irregularite de l'interface dielectrique/semi-conducteur. Afin de remedier a ce probleme, nous avons envisage deux approche: l'une pour la diminution des defauts de plan par l'utilisation de phase cristal liquides; l'autre vise la diminution des defauts dus aux irregularites de la surface du substrat, par l'utilisation de systemes pi relies par un pont covalent. Les 5,5'-dialkylterthiophenes (chaines allant du propyle au dodecyle) et le 5,5'- dihexylquaterthiophene sont conus pour former des phases cristal liquides. Mais ces dernieres n'apparaissent cependant qu'a des temperatures superieures a 45degC. LEs chaines alkyles utilisees etant toutes des chaines lineaires, notre premiere idee a ete de synthetiser de nouveaux derives avec des chaines alkyles ou alkenyles branchees. Une voie de synthese 'one-pot' permettant de varier aisement les chaines alkyles greffees dans les positions alfa et beta des bi-, ter- et quaterthiophene a ete mise au point. La reaction d'alkylation se fait en presence de n-BuLi et t-BuOK avec des rendements variant entre 80 et 90%. LEs composes obtenus par cette methode ne presentent pas les proprietes requises, c'est pourquoi une nouvelle modification structurale a ete envisagee: la dyssymetrisation. Cette fois les chaines greffees sur les positions alfa et beta sont differentes. De nouvelles voies de synthese ont ete etablies dans ce but. Elles sont basees sur l'heterocouplage de Suzuki qui va permettre la formation d'un lien carbone-carbone entre deux unites oligothiophenes. Ce couplage donne des rendements compris entre 35 et 65%. Notre connaissance de la formation de comnposes dissymetriques va etre directement appliquee a la formation des unites oligothiophenes reliees par un pont covalent. Quelque soit la nature du pont, il est necessaire de passer par un oligothiophene subtsitue en position alfa et pas omega. Deux types de ponts covalents ont ete utilises, un pont etylene et un pont disulfure, ce qui a requis la mise au point de deux schemas de synthese differents. POur les composes possendant un pont ethylene, un des synthon comporte deja un pont, l'etape finale consiste en un couplage de Suzuki. En ce qui concerne les derives possedant un pont sulfure, la formation du pont se fait lors de la derniere etape. Les proprietes thermotropes de tous les composes synthetises ont ete mesurees, cela nous a permis de faire une etude comparative dans le but de relier la structure aux proprietes thermotropes. La taille du corps aromatique, la longueur des chaines alkyles, la presence de branchements, d'insaturations sur les chaines laterales, de meme que la dissymetrisation ont ete etudies. Nous avons tentes de correler l'evolution des proprites thermotropes de nos composes avec l'evolution des temperatures de fusion des alcanes et alcenes correspondant. Cela donne de bons resultats pour les derives du terthiophenes, mais l'augmentation de la taille du corps aromatique complique fortement les resultats, LEs constatations les plus importantes sont que la presence de branchements sur les chaines alkyles provoque la diminution des temperatures de transistions des terthiophenes et des quaterthiophenes. Meme si en plus, ces branchements provoquent la perte du caractere fluide pour les terthiophenes. Il est incontestable que la methode qui permet de modifier de facon plus fine les temperatures de transition est la dissymetrisation. Cela nous permet d'obtenir des composes possedant les proprietes rechercheesa a savoir une phase cristal liquide a temperature ambiante. Sans toutefois comprendre le lien subtil entre la structure moleculaire et les proprietes thermotropes. Afin de comprendre les proprietes de semi-conduction des composes synthetises, nous avons fabriques des transistors a effet de champ avec trois d'entre eux; le 5,5'-dihexylquaterthiophene sert de compose modele, un derive du quaterthiophene possedant une phase cristal liquide a temperature ambiante et derive compose de deux unites hexylquaterthiophene relies par un pont ethylene. Les resultats pour le compose presentant une phase cristal liquide sont peu concluants. IL ne montre aucune proprietes de semi-conduction, ce qui peut s'expliquer par la difference de longueur des chaines alkyles greffees , qui induit un deplacement lateral defavorable au transport de charges. Pour le compose ponte une mobilite de charge de 0.015cm2/V.s. a ete mesuree ( compose de reference 0.013 cm2/V.s.) avec un dielectrique de rugosite nulle. Nous pouvons conclure que le compose ponte possede bien les proprietes de semi-conduction desirees.