Les objectifs de cette thèse sont d'étudier les capacité prédictive des méthodes statistiques URANS et hybrides RANS-LES à modéliser des écoulements complexes à haut nombre de Reynolds et de réaliser l'analyse physique de la turbulence et des structures cohérentes en proche paroi. Ces travaux traitent de configurations étudiées dans le cadre des projets européens ATAAC (Advanced Turbulent Simulation for Aerodynamics Application Challenges) et TFAST (Transition Location Effect on Shock Wave Boundary Layer Interaction). Premièrement, l'écoulement décollé autour d’une configuration de cylindre en tandem, positionnés l'un derrière l’autre, est étudiée à un nombre de Reynolds de 166000. Un cas statique, correspondant schématique aux support de train d'atterrissage, est d’abord considéré. L’interaction fluide-structure est ensuite étudiée dans le cas dynamique, dans lequel le cylindre aval possède un degré de liberté en translation dans la direction perpendiculaire à l'écoulement. Une étude paramétrique est menée afin d'identifier les différents régimes d'interaction en fonction des paramètres structuraux. Dans un deuxième temps, la physique du tremblement transsonique est étudiée au moyen d’une analyse temps-fréquence et d’une décomposition orthogonale en modes propres (POD), dans l’intervalle de nombre de Mach 0.70–0.75. Les interactions entre le choc principal, la couche limite décollée par intermittence et les tourbillons se développant dans le sillage, sont analysées. Un forçage stochastique, basée sur une réinjection de turbulence synthétique dans les équations de transport de l’énergie cinétique et du taux de dissipation générée à partir de la reconstruction POD, a été introduit dans l’approche OES (organised-eddy simulation). Cette méthode introduit une modélisation de la turbulence “upscale" agissant comme un mécanisme de blocage par tourbillons capable de prendre en compte les interfaces turbulent/non-turbulent et de couches de cisaillement autour des géométries. Cette méthode améliore grandement la prédiction des forces aérodynamiques et ouvre de nouvelles perspectives quant aux approches de type moyennes d’ensemble pour modéliser les processus cohérents et aléatoires à haut nombre de Reynolds. Enfin, l'interaction onde de choc/couche limite (SWBLI) est traitée, dans le cas d’un choc oblique à nombre de Mach 1.7, contribuant aux études de "design d'ailes laminaires" au niveau européen. Les performances des modèles URANS et hybrides RANS-LES ont été analysées en comparant, avec les résultats expérimentaux, les valeurs intégrales de la couche limite (épaisseurs de déplacement et de quantité de mouvement) et les valeurs à la paroi (coefficient de frottement). Les effets de la transition dans la couche limite sur l’interaction choc/couche limite sont caractérisés. / This thesis aims at analysing the predictive capabilities of statistical URANS and hybrid RANS-LES methods to model complex flows at high Reynolds numbers and carrying out a physical analysis of the near-region turbulence and coherent structures. This study handles configurations included in the European research programmes ATAAC (Advanced Turbulent Simulation for Aerodynamics Application Challenges) and TFAST (Transition Location Effect on Shock Wave Boundary Layer Interaction). First, the detached flow in a configuration of a tandem of cylinders, positionned behind one another, is investigated at Reynolds number 166000. A static case, corresponding to the layout of the support of a landing gear, is initially considered. The fluid-structure interaction is then studied in a dynamic case where the downstream cylinder, situated in the wake of the upstream one, is given one degree of freedom in translation in the crosswise direction. A parametric study of the structural parameters is carried out to identify the various regimes of interaction. Secondly, the physics of the transonic buffet is studied by means of time-frequency analysis and proper orthogonal decomposition (POD), in the Mach number range 0.70–0.75. The interactions between the main shock wave, the alternately detached boundary layer and the vortices developing in the wake are analysed. A stochastic forcing, based on reinjection of synthetic turbulence in the transport equations of kinetic energy and dissipation rate by using POD reconstruction, has been introduced in the so-called organised-eddy simulation (OES) approach. This method introduces an upscale turbulence modelling, acting as an eddy-blocking mechanism able to capture thin shear-layer and turbulent/non-turbulent interfaces around the body. This method highly improves the aerodynamic forces prediction and opens new ensemble-averaged approaches able to model the coherent and random processes at high Reynolds number. Finally, the shock-wave/boundary-layer interaction (SWBLI) is investigated in the case of an oblique shock wave at Mach number 1.7 in order to contribute to the so-called "laminar wing design" studies at European level. The performance of statistical URANS and hybrid RANS-LES models is analysed with comparison, with experimental results, of integral boundary-layer values (displacement and momentum thicknesses) and wall quantities (friction coefficient). The influence of a transitional boundary layer on the SWBLI is featured.

La vitesse des liens séries haut débit (USB, SATA, PCI-express, etc.) a atteint les multi-gigabits par seconde, et continue à augmenter. Deux des principaux paramètres électriques utilisés pour caractériser les performances des SerDes sont la gigue transmis à un niveau de taux d’erreur donné et la capacité du récepteur à suivre la gigue à un taux d’erreur donné.Modéliser le bruit de phase des différents components du SerDes, et extraire la gigue temporelle pour la décomposer, aideraient les ingénieurs en conception de circuits à atteindre les meilleurs résultats pour les futures versions des SerDes. Générer des patterns de gigue synthétiques de bruits blancs ou colorés permettrait de mieux analyser les effets de la gigue dans le système pendant la phase de vérification.La boucle d’asservissement de phase est un des contributeurs de la gigue d’horloge aléatoire et déterministe à l’intérieur du système. Cette thèse présente une méthode pour modéliser la boucle d’asservissement de phase avec injection du bruit de phase et estimation de la gigue temporelle. Un modèle dans le domaine temporel en incluant les effets de non-linéarité de la boucle a été créé pour estimer cette gigue. Une nouvelle méthode pour générer des patterns synthétiques de gigue avec une distribution Gaussienne à partir de profils de bruit de phase coloré a été proposée.Les standards spécifient des budgets séparés de gigue aléatoire et déterministe. Pour décomposer la gigue de la sortie de la boucle d’asservissement de phase (ou la gigue généré par la méthode présentée), une nouvelle technique pour analyser et décomposer la gigue a été proposée. Les résultats de modélisation corrèlent bien avec les mesures et cette technique aidera les ingénieurs de conception à identifier et quantifier proprement les sources de la gigue ainsi que leurs impacts dans les systèmes SerDes.Nous avons développé une méthode, pour spécifier la boucle d’asservissement de phase en termes de bruit de phase. Cette méthode est applicable à tout standard (USB, SATA, PCIe, …) et définit les profils de bruits de4phases pour les différentes parties de la boucle d’asservissement de phase, pour s’assurer que les requis des standards sont satisfaits en termes de gigue. Ces modèles nous ont également permis de générer les spécifications de la PLL, pour des standards différents. / Bit rates of high speed serial links (USB, SATA, PCI-express, etc.) have reached the multi-gigabits per second, and continue to increase. Two of the major electrical parameters used to characterize SerDes Integrated Circuit performance are the transmitted jitter at a given bit error rate (BER) and the receiver capacity to track jitter at a given BER.Modeling the phase noise of the different SerDes components, extracting the time jitter and decomposing it, would help designers to achieve desired Figure of Merit (FoM) for future SerDes versions. Generating white and colored noise synthetic jitter patterns would allow to better analyze the effect of jitter in a system for design verification.The phase locked loop (PLL) is one of the contributors of clock random and periodic jitter inside the system. This thesis presents a method for modeling the PLL with phase noise injection and estimating the time domain jitter. A time domain model including PLL loop nonlinearities is created in order to estimate jitter. A novel method for generating Gaussian distribution synthetic jitter patterns from colored noise profiles is also proposed.The Standard Organizations specify random and deterministic jitter budgets. In order to decompose the PLL output jitter (or the generated jitter from the proposed method), a new technique for jitter analysis and decomposition is proposed. Modeling simulation results correlate well with measurements and this technique will help designers to properly identify and quantify the sources of deterministic jitter and their impact on the SerDes system.We have developed a method, for specifying PLLs in terms of Phase Noise. This method works for any standard (USB, SATA, PCIe, …), and defines Phase noise profiles of the different parts of the PLL, in order to be sure that the standard requirements are satisfied in terms of Jitter.

Die Arbeit befaßt sich mit Methoden der Identifikation von Schwingungsursachen anhand gemessener Schwingungssignale an Maschinen mit ungleichförmig übersetzenden Getrieben. Den technischen Hintergrund bilden die Verarbeitungsmaschinen, die als ein Haupteinsatzgebiet der auch als Mechanismen bezeichneten Getriebe gelten. Es werden eine ganze Reihe mechanismentypischer Schwingungsursachen untersucht, die im wesentlichen auf Elastizitäten, veränderliche Parameter, Spiel, Reibung und Unstetigkeiten in den Lagefunktionen zurückzuführen sind. Neben den traditionellen Methoden der Signalanalyse gilt das Hauptaugenmerk den neuen Methoden der Zeit-Frequenz-Analyse, die dem zumeist instationären Charakter der durch die Mechanismen verursachten Schwingungen gerecht werden. Dazu zählen vor allem lineare Transformationen wie die Kurzzeit-Fourier- oder die Wavelet-Transformation, quadratische Verteilungen aus Cohen's Klasse wie die Wigner-Ville und die Choi-Williams Verteilung oder auch höhere Transformationen wie die Adaptive Optimal Kernel oder die Reassignment Methode. Die Untersuchungen münden in einer tabellarischen Zusammenstellung der gefundenen Merkmale. Diese soll der Unterstützung der praktischen Signalanalyse bei Mechanismenschwingungen dienen. Die Anwendung der zur Verfügung stehenden Mittel und Methoden wird an zahlreichen Beispielen aus dem Bereich der Schwingungsdiagnose an Verarbeitungsmaschinen demonstriert. / This thesis deals with methods to identify causes of vibrations by investigation of messured signals at machines with mechanisms (with varying velocity ratio). The technical background is the field of manufacturing machines, the main application of such mechanisms. Inspected are the most typical causes of vibrations at mechanisms that comes with elasticity, variable parameters, clearance, friction or nonsmooth transferfunctions. There are used both, traditional methods of signal analysis and time-frequency-analysis methods that are especially advantageous for the often instationary vibrations at this kind of machines. Linear transformations like the Short-Time-Fourier- or the Wavelet-Transformation, quadratic distributions from Cohe's Class like the Wigner-Ville- or the Choi-Williams-Distribution and higher order transformations like the Adaptive Optimal Kernel or the Reassignment Method are used in this Paper. The investigation leads into a tabular form of characteristics wich should be used for identification of vibrational causes during vibrational analysis. The use of available methods is demonstrated by solving various examples on real manufactoring machines.

Die Arbeit befaßt sich mit Methoden der Identifikation von Schwingungsursachen anhand gemessener Schwingungssignale an Maschinen mit ungleichförmig übersetzenden Getrieben. Den technischen Hintergrund bilden die Verarbeitungsmaschinen, die als ein Haupteinsatzgebiet der auch als Mechanismen bezeichneten Getriebe gelten. Es werden eine ganze Reihe mechanismentypischer Schwingungsursachen untersucht, die im wesentlichen auf Elastizitäten, veränderliche Parameter, Spiel, Reibung und Unstetigkeiten in den Lagefunktionen zurückzuführen sind. Neben den traditionellen Methoden der Signalanalyse gilt das Hauptaugenmerk den neuen Methoden der Zeit-Frequenz-Analyse, die dem zumeist instationären Charakter der durch die Mechanismen verursachten Schwingungen gerecht werden. Dazu zählen vor allem lineare Transformationen wie die Kurzzeit-Fourier- oder die Wavelet-Transformation, quadratische Verteilungen aus Cohen's Klasse wie die Wigner-Ville und die Choi-Williams Verteilung oder auch höhere Transformationen wie die Adaptive Optimal Kernel oder die Reassignment Methode. Die Untersuchungen münden in einer tabellarischen Zusammenstellung der gefundenen Merkmale. Diese soll der Unterstützung der praktischen Signalanalyse bei Mechanismenschwingungen dienen. Die Anwendung der zur Verfügung stehenden Mittel und Methoden wird an zahlreichen Beispielen aus dem Bereich der Schwingungsdiagnose an Verarbeitungsmaschinen demonstriert. - - - Diese Version ersetzt eine ältere Version, Grund: Formatkonvertierung postscript zu pdf. Der Inhalt unterscheidet sich in der Qualität der Abb. 4.23a und 4.23b auf Seite 97 sowie aller Abbildungen auf Seite 111. Der Zugriff auf die Original-Abb. ist über die ältere Version oder die gedruckte Ausgabe möglich. Die gedruckte Ausgabe der Dissertation ist in der Universitätsbibliothek Chemnitz entleihbar. / This thesis deals with methods to identify causes of vibrations by investigation of messured signals at machines with mechanisms (with varying velocity ratio). The technical background is the field of manufacturing machines, the main application of such mechanisms. Inspected are the most typical causes of vibrations at mechanisms that comes with elasticity, variable parameters, clearance, friction or nonsmooth transferfunctions. There are used both, traditional methods of signal analysis and time-frequency-analysis methods that are especially advantageous for the often instationary vibrations at this kind of machines. Linear transformations like the Short-Time-Fourier- or the Wavelet-Transformation, quadratic distributions from Cohe's Class like the Wigner-Ville- or the Choi-Williams-Distribution and higher order transformations like the Adaptive Optimal Kernel or the Reassignment Method are used in this Paper. The investigation leads into a tabular form of characteristics wich should be used for identification of vibrational causes during vibrational analysis. The use of available methods is demonstrated by solving various examples on real manufactoring machines. - - - This version replaces an older version, reason is conversion of format from postscript to pdf. Content is different in quality of pictures 4.23a and 4.23b on page 97 and all pictures on page 111. Please see the original pictures in the older version or the printed version. The printed version is borrowable at the Library of Chemnitz University of Technology.

Signals recorded from the brain often show rhythmic patterns at different frequencies, which are tightly coupled to the external stimuli as well as the internal state of the subject. These signals also have transient structures related to spiking or sudden onset of a stimulus, which have a duration not exceeding tens of milliseconds. Further, brain signals are highly non-stationary because both behavioral state and external stimuli can change over a short time scale. It is therefore essential to study brain signals using techniques that can represent both rhythmic and transient components of the signal. In Chapter 2, we describe a multi-scale decomposition technique based on an over-complete dictionary called matching pursuit (MP), and show that it is able to capture both sharp stimulus-onset transient and sustained gamma rhythm in local field potential recorded from the primary visual cortex. Gamma rhythm (30 to 80 Hz), often associated with high-level cortical functions, has been proposed to provide a temporal reference frame (“clock”) for spiking activity, for which it should have least center frequency variation and consistent phase for extended durations. However, recent studies have proposed that gamma occurs in short bursts and it cannot act as a reference. In Chapter 3, we propose another gamma duration estimator based on matching pursuit (MP) algorithm, which is tested with synthetic brain signals and found to be estimating the gamma duration efficiently. Applying this algorithm to real data from awake monkeys, we show that the median gamma duration is more than 330 ms, which could be long enough to support some cortical computations.

The aim of this master's thesis is to get familier with problematic and concepts of econometrics (GDP, investment, usage and others). We see into used data mainly their characters and expectations and we discuss possibilities of frequention and time-frequention analysis of these data by Fourier and Wavelet transform. Data of quarter development of gross domestic product in Czech Republic, EU and USA will be analysed by the help of programm MATLAB. Data will be filtered by three ekonomic filters: Hodrick-Prescott, Baxter-King and Christiano-Fitzgerald filters. The aim is to find cyclic elements in developments of GDPs and to suggest an optimal type of analysis.

This thesis deals with time-frequency analysis of electrograms measured on isolated guinea pig hearts perfused according to Langendorff. Time-frequency analysis is based on algorithms Matching Pursuit and Wigner-Ville Distribution. The theoretical part describes the basics of electrocardiography, measurement on isolated hearts, the theory of approximation method Matching Pursuit and its combination with the Wigner-Ville distribution spectrum showing the energy density of the signal. Also other common approaches of time-frequency analysis are presented including the theory of continuous wavelet transform. The presented algorithms were tested on a set of electrograms, on which were induced ischemia within measurement followed by reperfusion. The proposed method allows for the fast detection of ischemia without any a priori knowledge of the signal, and also serves as a tool for measurement of EG important points and intervals. In the conclusion efficacy of the method was presented and its possible uses has been discussed.

We often have to face the fact that several signals are mixed together in unknown environment. The signals must be first extracted from the mixture in order to interpret them correctly. This problem is in signal processing society called blind source separation. This dissertation thesis deals with multi-channel separation of audio signals in real environment, when the source signals outnumber the sensors. An introduction to blind source separation is presented in the first part of the thesis. The present state of separation methods is then analyzed. Based on this knowledge, the separation systems implementing fuzzy time-frequency mask are introduced. However these methods are still introducing nonlinear changes in the signal spectra, which can yield in musical noise. In order to reduce musical noise, novel methods combining time-frequency binary masking and beamforming are introduced. The new separation system performs linear spatial filtering even if the source signals outnumber the sensors. Finally, the separation systems are evaluated by objective and subjective tests in the last part of the thesis.

Die Arbeit befaßt sich mit Methoden der Identifikation von Schwingungsursachen anhand gemessener Schwingungssignale an Maschinen mit ungleichförmig übersetzenden Getrieben. Den technischen Hintergrund bilden die Verarbeitungsmaschinen, die als ein Haupteinsatzgebiet der auch als Mechanismen bezeichneten Getriebe gelten. Es werden eine ganze Reihe mechanismentypischer Schwingungsursachen untersucht, die im wesentlichen auf Elastizitäten, veränderliche Parameter, Spiel, Reibung und Unstetigkeiten in den Lagefunktionen zurückzuführen sind. Neben den traditionellen Methoden der Signalanalyse gilt das Hauptaugenmerk den neuen Methoden der Zeit-Frequenz-Analyse, die dem zumeist instationären Charakter der durch die Mechanismen verursachten Schwingungen gerecht werden. Dazu zählen vor allem lineare Transformationen wie die Kurzzeit-Fourier- oder die Wavelet-Transformation, quadratische Verteilungen aus Cohen's Klasse wie die Wigner-Ville und die Choi-Williams Verteilung oder auch höhere Transformationen wie die Adaptive Optimal Kernel oder die Reassignment Methode. Die Untersuchungen münden in einer tabellarischen Zusammenstellung der gefundenen Merkmale. Diese soll der Unterstützung der praktischen Signalanalyse bei Mechanismenschwingungen dienen. Die Anwendung der zur Verfügung stehenden Mittel und Methoden wird an zahlreichen Beispielen aus dem Bereich der Schwingungsdiagnose an Verarbeitungsmaschinen demonstriert. / This thesis deals with methods to identify causes of vibrations by investigation of messured signals at machines with mechanisms (with varying velocity ratio). The technical background is the field of manufacturing machines, the main application of such mechanisms. Inspected are the most typical causes of vibrations at mechanisms that comes with elasticity, variable parameters, clearance, friction or nonsmooth transferfunctions. There are used both, traditional methods of signal analysis and time-frequency-analysis methods that are especially advantageous for the often instationary vibrations at this kind of machines. Linear transformations like the Short-Time-Fourier- or the Wavelet-Transformation, quadratic distributions from Cohe's Class like the Wigner-Ville- or the Choi-Williams-Distribution and higher order transformations like the Adaptive Optimal Kernel or the Reassignment Method are used in this Paper. The investigation leads into a tabular form of characteristics wich should be used for identification of vibrational causes during vibrational analysis. The use of available methods is demonstrated by solving various examples on real manufactoring machines.

Die Arbeit befaßt sich mit Methoden der Identifikation von Schwingungsursachen anhand gemessener Schwingungssignale an Maschinen mit ungleichförmig übersetzenden Getrieben. Den technischen Hintergrund bilden die Verarbeitungsmaschinen, die als ein Haupteinsatzgebiet der auch als Mechanismen bezeichneten Getriebe gelten. Es werden eine ganze Reihe mechanismentypischer Schwingungsursachen untersucht, die im wesentlichen auf Elastizitäten, veränderliche Parameter, Spiel, Reibung und Unstetigkeiten in den Lagefunktionen zurückzuführen sind. Neben den traditionellen Methoden der Signalanalyse gilt das Hauptaugenmerk den neuen Methoden der Zeit-Frequenz-Analyse, die dem zumeist instationären Charakter der durch die Mechanismen verursachten Schwingungen gerecht werden. Dazu zählen vor allem lineare Transformationen wie die Kurzzeit-Fourier- oder die Wavelet-Transformation, quadratische Verteilungen aus Cohen's Klasse wie die Wigner-Ville und die Choi-Williams Verteilung oder auch höhere Transformationen wie die Adaptive Optimal Kernel oder die Reassignment Methode. Die Untersuchungen münden in einer tabellarischen Zusammenstellung der gefundenen Merkmale. Diese soll der Unterstützung der praktischen Signalanalyse bei Mechanismenschwingungen dienen. Die Anwendung der zur Verfügung stehenden Mittel und Methoden wird an zahlreichen Beispielen aus dem Bereich der Schwingungsdiagnose an Verarbeitungsmaschinen demonstriert. - - - Diese Version ersetzt eine ältere Version, Grund: Formatkonvertierung postscript zu pdf. Der Inhalt unterscheidet sich in der Qualität der Abb. 4.23a und 4.23b auf Seite 97 sowie aller Abbildungen auf Seite 111. Der Zugriff auf die Original-Abb. ist über die ältere Version oder die gedruckte Ausgabe möglich. Die gedruckte Ausgabe der Dissertation ist in der Universitätsbibliothek Chemnitz entleihbar. / This thesis deals with methods to identify causes of vibrations by investigation of messured signals at machines with mechanisms (with varying velocity ratio). The technical background is the field of manufacturing machines, the main application of such mechanisms. Inspected are the most typical causes of vibrations at mechanisms that comes with elasticity, variable parameters, clearance, friction or nonsmooth transferfunctions. There are used both, traditional methods of signal analysis and time-frequency-analysis methods that are especially advantageous for the often instationary vibrations at this kind of machines. Linear transformations like the Short-Time-Fourier- or the Wavelet-Transformation, quadratic distributions from Cohe's Class like the Wigner-Ville- or the Choi-Williams-Distribution and higher order transformations like the Adaptive Optimal Kernel or the Reassignment Method are used in this Paper. The investigation leads into a tabular form of characteristics wich should be used for identification of vibrational causes during vibrational analysis. The use of available methods is demonstrated by solving various examples on real manufactoring machines. - - - This version replaces an older version, reason is conversion of format from postscript to pdf. Content is different in quality of pictures 4.23a and 4.23b on page 97 and all pictures on page 111. Please see the original pictures in the older version or the printed version. The printed version is borrowable at the Library of Chemnitz University of Technology.