Antares est un projet de télescope à neutrinos qui sera placé au large de Toulon, à 2500 m de profondeur. L'interaction d'un neutrino avec la matière produit un muon dont la lumière Cerenkov, émise lors de sa propagation, est détectée par 900 photomultiplicateurs répartis sur 12 lignes. Les sursauts gamma (GRB) sont des phénomènes cosmiques violents, observés une fois par jour. Dans le modèle du Boulet de Canon le sursaut est produit par l'interaction d'un jet, composé de boulet de canon (CB), avec le reste d'une supernova (SNR). Des chocs se propagent vers l'avant (dans le SNR) et vers l'arrière (dans le CB), aux abords desquels, <br />les neutrinos sont produits. Une estimation de la production de neutrinos est donnée et, est étudiée sur un large espace des paramètres. Pour un GRB typique, entre 0,002 et 0,3 $\nu_{\mu}$ cm$^2$ sont produits. Selon les angles de vue, Antares pourra détecter entre 1 et 10 $\nu_{\mu}$ par an, en corrélation avec les GRB. <br />Le bruit de fond optique ambiant a été enregistré par le prototype d'une ligne d'Antares. L'analyse porte sur l'influence du bruit de fond sur le détecteur ainsi que sur l'activité des organismes qui en sont responsables. Par exemple il apparaît une périodicité entre 17,6 et 20,4 h compatible avec celle des mouvements des masses liquides imposés par la force de Coriolis à la latitude d'Antares.

Diese Dissertation befasst sich mit Beobachtungen von konvektiven Strömungen in der Sonne, und insbesondere mit den Auswirkungen der Rotation auf diese Strömungen auf der Längenskala von Supergranulation und größeren Skalen (>30 Mm). Die Rotation der Sonne verursacht durch die Corioliskraft Wirbelströmungen und bewirkt anisotrope Korrelationen der Geschwindigkeitskomponenten. Man nimmt an, dass diese Korrelationen die Dynamik der Sonne auf großen Längenskalen beeinflussen. Um horizontale Strömungen zu messen, untersuchen wir photosphärische Aufnahmen der Doppler-Geschwindigkeit und der Kontinuumsintensität des ``Helioseismic and Magnetic Imagers'' (HMI) an Bord der Raumsonde ``Solar Dynamics Observatory'' (SDO) mit Hilfe der Methoden Time-Distance-Helioseismologie (TD) und Local Correlation Tracking (LCT) von Granulen. Im Rahmen der Time-Distance-Helioseismologie kann die lokale vertikale Vortizität gemessen werden, indem die Differenz von Wellenlaufzeiten entlang eines geschlossenen Weges ermittelt wird (Laufzeiten gegen den Uhrzeigersinn minus Laufzeiten im Uhrzeigersinn). Die Ergebnisse von TD und LCT stimmen bis zu den höchsten studierten Breitengraden (+/-60°) hervorragend überein, nachdem eine Korrektur für so genannte Center-to-Limb-Effekte angewandt wurde. Nach dem Mitteln in Ost-West-Richtung messen wir abseits des Äquators eine schwache, aber signifikante Korrelation zwischen der horizontalen Komponente der Divergenz und der vertikalen Komponente der Vortizität von supergranularen Strömungen. Ein Vergleich der Messungen mit einem Modell für das Rauschen offenbart, dass die TD-Methode verwendet werden kann, um die vertikale Vortizität von Strömungen auf Längenskalen größer als 15 Mm zu messen. Damit können mit dieser Methode nicht nur Strömungen in Supergranulen, sondern auch in Riesenzellen gemessen werden. Wir stellen außerdem fest, dass das Signal in Messungen der vertikalen Vortizität mit Hilfe von Aufnahmen von SDO/HMI sehr viel leichter detektiert werden kann als mit Hilfe von früheren Aufnahmen. Um den Einfluss der Sonnenrotation auf die Supergranulation im Detail zu studieren, kartieren wir die vertikale Vortizität der Strömungen in der durchschnittlichen Supergranule. Die durchschnittliche Supergranule wird konstruiert, indem Tausende von einzelnen Supergranulen in einem bestimmten Breitengradbereich durch räumliche Verschiebungen zur Deckung gebracht werden. Damit lösen wir zum ersten Mal die vertikale Vortizität in Aus- und Einströmungen räumlich auf. In nördlichen Breiten sind Ausströmungen im Mittel mit einer Zirkulation im Uhrzeigersinn verbunden. Das Signal verschwindet am Äquator und hat in südlichen Breiten das umgekehrte Vorzeichen. Aus- und Einströmungen besitzen eine vertikale Vortizität mit entgegengesetzten Vorzeichen, wie es von Vorhersagen erwartet wird, die sich auf die Corioliskraft stützen. Es wird offenbar, dass der Vortizitätspeak in der durchschnittlichen supergranularen Ausströmung vergleichsweise ausgedehnt und schwach ist (Halbwertsbreite von 13 Mm und Spitzenwert von 4 x 10^{-6}/s im Uhrzeigersinn bei 40° nördlicher Breite), verglichen mit der durchschnittlichen Einströmung (Halbwertsbreite von 8 Mm und Spitzenwert von 8 x 10^{-6}/s gegen den Uhrzeigersinn). Darüberhinaus untersuchen wir mit SDO/HMI-Daten das Magnetfeld in den Einströmungen um die durchschnittliche Supergranule am Äquator herum. Die mittlere Stärke des Magnetfelds stellt sich als richtungsabhängig heraus: In westlicher Richtung (prograd) ist das Netzwerkfeld ungefähr 10% stärker als in östlicher Richtung. Dieses überraschende Ergebnis fügt dem Rätsel um die Supergranulation einen weiteren Aspekt hinzu. Ob ein Zusammenhang mit anderen bekannten Eigenschaften der Supergranulation besteht (beispielsweise zur Superrotation des supergranularen Strömungsmusters oder zu wellenartigen Eigenschaften), ist nicht geklärt.

This master’s thesis deals with the draft tube and its optimization for various operating conditions. The research investigates the theoretical description and function of the draft tube and explains known methods of suppressing pressure pulsation so far. In the computational part, the author proposes a new method and designs optimal geometry of adjustable installations (ribs) for the draft tube. Finally, the comparison with the default geometry without ribs is performed.

This thesis deals with the structural design of mass flowmeter based on the principle of the Coriolis force. The introduction explains how the Coriolis flowmeter operates, what types of flowmeters are currently being produced and what are the important parameters. There are appointed some of the principles that must be followed to the meter working correctly. It contains a proposal design of flowmeter for pipes DN80 and. Includes drawings for this design.

Strong coherence in quasi-resonant laser driven system interferes with effective relaxations, resulting in behaviors like, coherent population trapping and Electromagnetically induced transparency. The Raman system can optimize this utilizing excited coherence in the lambda system when exposed to counter- intuitive pump-stokes pulses. The phenomenon can result in complete population transfer between vibrational levels called Stimulated Raman adiabatic passage(STIRAP). STIRAP and CHIRAP have been studied with Gaussian and chirped pulses. The optical propagation effects in dense medium for these phenomenon is studied to calculate the limitations and induced coherences. Further, the effect of rotational levels has been investigated. The molecular vibrational coherence strongly depends on the effect of rotational levels. The change in coherence interaction for ro-vibrational levels are reported and explained. We have considered the effects on the phase of radiation related to rotational mechanical motion of quantum system by taking advantages in ultra strong dispersion medium provided by quantum coherence in lambda system. The enhanced Fizeau effect on a single atom is observed.

Avec pour objectifs la modélisation des mécanismes de croissance par transport en phase gazeuse et l'influence du vecteur gravité sur l'anisotropie et la cinétique de croissance, des expériences ont été préparées et réalisées sur terre, en microgravité et en hypergravité. Les matériaux choisis sont le ternaire Pb0,8Sn0,2Te par transport physique et le binaire GaAS sur des demi-billes orientées de GaAs par transport chimique.<br />Une étude thermodynamique des différentes pressions partielles des éléments présents dans la phase gazeuse a été réalisée. La diffraction de Läue en retour et la microscopie électronique nous ont permis d'identifier les facettes de GaAs et leurs épaisseurs. Par spectroscopie RAMAN, nous avons mis en évidence des gradients de concentration en fonction de g du dopant Sn dans les couches déposées de GaAs.<br />Une modélisation numérique des écoulements basée sur une méthode spectrale de tye Tau - Chebyshev a été effectuée.

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In this thesis, the ribbed ducts of the internal cooling passage in turbine blading are investigated to demonstrate the effects of high speed rotation. Rotation coupled with high temperature operating conditions alters the mean flow, turbulence, and heat transfer augmentation due to Coriolis and centrifugal buoyancy forces that arises from density stratification in the domain. Gas turbine engines operate in particle laden environments (sand, volcanic ash), and particulate matter ingested by the engine can make their way into the blade internal cooling passages over thousands of operating hours. These particulates can deposit on the walls of these cooling passages and degrade performance of the turbine blade. Large-Eddy Simulations (LES) with temperature dependent properties is used for turbulent flow and heat transfer in the ribbed cooling passages and Lagrangian tracking is used to calculate the particle trajectories together with a wall deposition model. The conditions used are Re=100,000, Rotation number, Ro = 0.0 and 0.2, and centrifugal Buoyancy parameters of Bo=0, 0.5, and 1.0. First, the independent effects of Coriolis and centrifugal buoyancy forces are investigated, with a focus on the additional augmentation obtained in heat transfer with the addition of centrifugal buoyancy. Coriolis forces are known to augment heat transfer at the trailing wall and attenuate the same at the leading wall. Phenomenological arguments stated that centrifugal buoyancy augments the effects of Coriolis forces in outward flow in the first pass while opposing the effect of Coriolis forces during inward flow in the second pass. In this study, it was found that in the first pass, centrifugal buoyancy had a greater effect in augmenting heat transfer at the trailing wall than in attenuating heat transfer at the leading wall. On the contrary, it aided heat transfer in the second half of the first pass at the leading wall by energizing the flow near the wall. Also, contrary to phenomenological arguments, inclusion of centrifugal buoyancy augmented heat transfer over Coriolis forces alone on both the leading and trailing walls of the second pass. Sand ingestion is then investigated, by injecting 200,000 particles in the size range of 0.5-175μm with 65% of the particles below 10 μm. Three duct wall temperatures are investigated, 950, 1000 and 1050 °C with an inlet temperature of flow and particles at 527 °C . The impingement, deposition levels, and impact characteristics are recorded as the particles move through the domain. It was found that the Coriolis force greatly increases deposition. This was made prevalent in the first pass, as 84% of the deposits in the domain occurred in the first pass for the rotating case, whereas only 27% of deposits occurred in the first pass for the stationary case with the majority of deposits occurring in the bend region. This was due to an increased interaction with the trailing wall in the rotating case whereas particles in the stationary case were allowed to remain in the mean flow and gain momentum, making rebounding from a wall during collision more likely than deposition. In contrast, the variation of wall temperatures caused little to no change in deposition levels. This was concluded to be a result of the high Reynolds number used in the flow. At high Reynolds numbers, the particles have a short residence times in the internal cooling circuit not allowing the flow and particles to heat up to the wall temperature. Overall, 87% of the injected particles deposited in the rotating duct whereas 58% deposited in the stationary duct. / Master of Science

This doctoral thesis provides the first comprehensive study on the physical processes controlling hydrodynamics and transport in Lake Garda. The investigation is carried out in parallel on three different levels: data collection and analysis, three-dimensional numerical modeling and theoretical study. On the first level, data are collected by building up a network of research institutes and local administrations in the lake area. New data are acquired through traditional field campaigns (CTD, thermistor chains, satellite imagery), while a citizen-science approach, based on local knowledge harvesting, is successfully tested to gather qualitative data on surface circulation. On the second level, a three-dimensional modeling chain is set up, by coupling one-way a mesoscale atmospheric model to a hydrodynamic model. Both models are validated on multiple temporal and spatial scales, allowing to identify the main interactions between the weather forcing and the hydrodynamic response of the lake. Circulations in Lake Garda are found to be very sensitive to the thermal stratification, to the spatial distribution of the wind forcing and to the Earth’s rotation. Surface cyclonic gyre patterns develop in the lake as a residual outcome of alternating wind forcing of local breezes and differential acceleration induced by Earth’s rotation, whereas unidirectional currents flow under a nearly uniform and constant wind. Both model and observations evidences show that, under weak thermal stratification, Ekman transport activates a secondary circulations in the northern part of the lake, driving surface water to the deep layers and possibly preconditioning the lake for subsequent buoyancy-driven deep mixing events. On the third level, the relevance of the Coriolis term in the equations of motion for relatively narrow closed basins is analytically addressed. The classical Ekman problem is solved by including the presence of lateral boundaries and a new analytical solution is formulated. The validity of the new solution is proved by numerical tests of idealized domains of different size, geographical location and turbulent regime, and on Lake Garda as a real test case. The meaningful length scales are discussed, and the significance of Rossby radious as a reference horizontal scale is disproved for steady-state circulations driven by wind and planetary rotation.

Le climat de la Terre dépend en grande partie des échanges énergétiques entre les masses d’eau chaudes et froides de nos océans. Afin de prédire et de comprendre les variations de notre climat, les modèles numériques globaux de l’océan doivent pouvoir déterminer quelle fraction d'énergie est convertie en mélange irréversible dans un écoulement turbulent et stablement stratifié. Il apparaît que cette fraction est sensible aux paramètres de l’écoulement, ce qui a récemment conduit les océanographes à remettre en question la paramétrisation d'Osborn pour le coefficient de diffusion turbulente kz, qui utilise une efficacité de mélange constante et fixée à ŋ=0,17. Ceci nous a poussé à réaliser au laboratoire de Mécanique des Fluides et d'Acoustique (LMFA) des mesures conjointes de ŋ et kz, afin de mieux comprendre leur inter-dépendance. Cette étude est avant tout expérimentale et se base sur plusieurs dispositifs permettant de quantifier le mélange dans différents types d'écoulement. Trois de ses expériences ont été réalisées au LMFA : une expérience de lock-exchange dans laquelle le mélange est issu du cisaillement à l'interface de deux courants de gravité se déplaçant en sens opposés, une expérience de grille tractée dans un fluide stratifié et une expérience d’injection de stratification dans la grille d’un canal hydraulique. Ce travail a été complété, d'une part par une collaboration sur la plateforme Coriolis du LEGI à Grenoble, permettant d’atteindre de plus grands nombres de Reynolds ; et d'autre part par une campagne de mesure in situ dans le fjord du Saguenay au Canada en collaboration avec l'ISMER, visant à estimer le mélange turbulent conduisant au renouvellement des eaux profondes du fjord, à partir de l'analyse de transects successifs de densité. Dans ces différentes configurations, l'évolution temporelle des profils verticaux de densité ont permis d'analyser la dépendance du coefficient de diffusion turbulente et de l'efficacité de mélange avec les nombres de Reynolds et de Froude. Nos résultats ont permis de quantifier la décroissance de l'efficacité de mélange avec l'augmentation du nombre de Froude dans un écoulement turbulent, ainsi que la sensibilité du coefficient de diffusion turbulente aux nombres de Froude et de Reynolds de flottabilité. L'utilisation de trois dispositifs expérimentaux différents permet de montrer qu'au-delà de ces lois dites universelles, la variabilité propre à chaque géométrie influence fortement les valeurs de l'efficacité de mélange. Ceci est particulièrement mis en lumière dans la configuration de lock-exchange, pour laquelle la valeur limite de ŋ=0.25 prédite par la physique statistique n'est atteinte que dans une configuration fortement tri-dimensionnelle, jusqu'alors peu utilisée dans la littérature. Enfin, toutes les méthodes d'analyse développées pour les expériences de laboratoire ont pu être utilisées pour l'analyse des données in situ, permettant de clore ce travail de thèse sur une étude environnementale. / Our climate partly depends on energy exchange between warm and cold water masses in the ocean's interior. In order to understand and forecast the climate variations, numerical models of the ocean must estimate the amount of energy converted into irreversible mixing in turbulent stably stratified flows. It seems that this quantity depends on the flow parameters. This assertion challenges the famous Osborn model for turbulent diffusivity kz which uses a fixed mixing efficiency of ŋ=0.17. This motivated us to measure separately kz and ŋ in order to obtain a better understanding of their inter-dependencies. The present work is an experimental study based on set-ups which enable to quantify the mixing in different types of flow. Three of those experiments are held in our lab (LMFA) and consist respectively in a lock-exchange experiment where mixing is generated by the shear at the interface of two opposite gravity currents, a stratified towed grid experiment, and a hydraulic channel experiment where the stratification is injected directly by the grid. This study has been complemented with two international collaborations. The first one, on the Coriolis platform (LEGI) consisted in a stratified towed grid experiment in a rotating tank allowing to broaden our parameter spectrum. The second one is a series of in situ measurements led in collaboration with ISMER in the Saguenay fjord (Canada) aiming at measuring density transects over time in order to quantify the turbulent mixing that participates in the renewal of the fjord's deep water. In all of those configurations, dependencies of mixing efficiency and turbulent diffusivity along with the Froude and the Reynolds numbers are extracted from the time evolution of density profiles. In our results, we were able to quantify the decay of the mixing efficiency with the increase of the Froude number. We also highlighted the sensitivity of turbulent diffusivity on the buoyancy Reynolds number. We used three different experimental setups to show that beyond the so called universal turbulence laws, the flow geometry has a huge impact on the mixing efficiency values. This is especially true in the lock-exchange configuration where the asymptotic value of ŋ=0.25, predicted by statistical physics, can only be reached in a set-up which allows 3D flows. Such investigations are still scarce in the literature. Finally, all the data analysis methods developed for the lab experiments were of great help for the analysis of in situ data and thereby enabled us to consider a real-life environnemental flow.